圆锥破碎机是散体物料中碎和细碎的主要设备,广泛应用于冶金、矿山等工业部门。随着当代社会经济的迅速发展,需破碎的物料量迅速增加,相应的对破碎机性能有了更高的要求。而现有的圆锥破碎机已不能完全满足社会生产的需求,并且国内圆锥破碎机产品性能落后于国外同类产品。全球市场被美卓、山特维克为代表的世界一流产品所垄断,严重影响我国破碎设备产业的发展和企业经济效益。因此,为改善国产圆锥破碎机性能,提高我国装备制造业技术水平,本文基于先进破碎理论对圆锥破碎机工作机理和性能进行了深入研究,主要研究内容包括以下几个方面:首先阐述了圆锥破碎机工作原理,基于分层破碎特性建立散体物料运动路径模型。考虑物料性质、破碎机运行参数和结构参数,建立基于散体物料运动特性的能耗模型;考虑衬板磨损量和物料运动特性,建立基于Archard磨损理论的时变衬板磨损模型;考虑散体物料粒度分布特性,建立基于总体平衡模型的层压破碎粒度模型。以PYGB1821多缸液压圆锥破碎机为研究对象,设计了圆锥破碎机性能综合实验,对比圆锥破碎机性能实验和仿真结果,验证了数值模型的可行性。其次,为了评价破碎机性能优劣,建立圆锥破碎机生产率、能耗和磨损评价模型。重点对破碎机转速、进动角、动锥底角等参数对破碎机性能的影响进行了研究,通过仿真揭示破碎机参数与其性能之间的本质关系。在正交设计的基础上从破碎机转速、进动角、动锥底角、紧边排矿口宽度和平行区长度五个方面分析其与破碎机性能之间的关系,计算获取了破碎机性能位级趋势曲线。研究发现增加进动角有利于提高破碎机性能,较大动锥底角有利于提高标定排料粒度生产率。最后基于圆锥破碎机工作机理和性能特点,建立考虑衬板动态磨损过程的圆锥破碎机标定排料粒度生产率、能耗和磨损的多目标优化模型,并采用基于随机排序选择框架的自适应差分进化算法求得最优方案,提高了标定排料粒度生产率和衬板使用寿命,降低了能耗。对优化前后的破碎机性能应用离散元技术进行仿真分析,验证了圆锥破碎机多目标优化模型和基于随机排序选择框架的自适应差分进化算法的可行性和可靠性。本文的研究实现了对破碎机衬板全生命周期下的标定产品粒度生产率、能耗和磨损率的有效控制,为研制开发高效和节能的圆锥破碎机奠定理论基础,也为全局优化算法提供了测试平台。