大型旋回破碎机是采矿业的必要设备，用于矿石的初级破碎。破碎腔是物料发生破碎的场所，决定了旋回破碎机主要性能参数。随着采矿企业对旋回破碎机工作性能与产品质量要求的提高，原有旋回破碎机腔型已不能满足要求。本文结合课题要求，设计并建立了旋回破碎机基本腔型，研究了旋回破碎机主要性能参数，改进优化了旋回破碎机基本腔型。本文主要内容如下：1.根据旋回破碎机工作原理及物料破碎原理，绘制了旋回破碎机基本腔形曲线；根据基本腔形曲线建立了旋回破碎机基本腔型。2.基于旋回破碎机基本腔型，分析了物料流在破碎腔中的运动特性；确定了破碎腔堵塞点位置，建立了动锥转速与旋回破碎机生产能力理论计算模型；并在保证腔形不变的情况下，研究了影响生产能力的因素。3.基于层压破碎理论，结合旋回破碎机基本腔型及动锥运动特性，提出了旋回破碎机分层破碎特性；根据破碎腔分层破碎特性，基于总体平衡模型，结合给料条件，计算得到了旋回破碎机产品粒度分布；通过对各破碎层压缩比分布研究，结合分层破碎特性，计算得到旋回破碎机破碎力。4.利用固定质量原理对旋回破碎机层压效果进行了检验；分析了旋回破碎机基本腔型存在的问题与不足，并采用主要目标优化方法，根据旋回破碎机生产能力、产品粒度分布和破碎力的理论计算模型，结合固定质量原理对旋回破碎机基本腔形进行了改进；对比了优化前后旋回破碎机主要性能参数。建立优化后旋回破碎机腔型实体模型，并通过离散元方法仿真验证生产能力理论计算结果。