传统的行星式球磨机设计是按照“设计—试制—实验—再设计”的过程进行的,即按照设计者不同的设计方案,绘制出工程图纸,然后经过较长时间基于经验的方案论证后,选择出合适的方案,并试制出物理样机,然后对样机进行大量的实验与分析,据此改进最初设计,进行新一轮试制和实验,经过反复修改后定型,最后投入生产准备。这种方法不仅花费大量人力、物力,延长设计周期,而且有些实验因为伴随着危险性而难于进行,更为重要的是,设计者无法动态掌握结构设计与性能关系的本质规律,不能及早发现潜在的设计缺陷。本文以小型行星式快速球磨机为研究对象,利用虚拟样机技术对行星式球磨机进行运动学、动力学建模、仿真和优化设计,实现磨机结构设计的参数化;并针对行星式磨机工作载荷的不同,研究其内部物料运动规律,获取影响其性能的结构设计参数,并进行优化,以提高设计质量,减少试制、实验的次数,缩短设计周期,然后实现行星式球磨机设计的系列化。首先,本文分析了球磨机设计和虚拟样机技术相关研究领域的发展状况,阐述课题提出的目的和意义,明确本文研究的主要内容。其次,从结构上探讨小型行星式快速球磨机的工作原理及运动特性,对磨机机构进行动力学分析,建立磨机的动力学模型,并进一步基于虚拟样机技术实现磨机结构设计的参数化。同时,推导出小型行星式快速球磨机中球磨体与磨筒壁脱离点既与磨机结构参数有关,同时受磨机转速影响的球磨体脱离的临界方程,并建立磨机四杆机构结构参数对物料研磨率和球磨体粉碎功率影响的表征模型,实现磨机机构的动力学仿真,分析铰链四杆机构尺寸参数对磨机研磨效率的影响,并最终得到磨机铰链四杆机构的优化机型。根据研磨对象为陶瓷粉末,物料粒度在20目以下,莫氏硬度在7度以下,研究了单介质时磨筒内介质的运动学特性,并分析磨简直径、介质体积和电机转速对介质运动特性的影响,同时基于介质模型及理论结合生产实际对磨筒直径、介质大小和电机转速的理想值进行推导。最后,对全文的实验和研究进行总结,得出一些有益的结论,并提出进一步研究的设想。