离心机是分离行业不可缺少的重要设备之一，本课题针对进口立式离心机中的转子受轴力和扭矩较大等常见问题，结合金刚砂固相颗粒的提取之需要，展开了对立式螺旋卸料沉降离心机的设计研究工作，具有重要的工程应用实际意义。首先，在充分了解离心机基本工作原理及其动力学理论的基础上，以卧式螺旋离心机中的经验和试验数据为参考依据，初步选择了设计样机的技术参数值；同时，通过对比分析确定了密封件，减震器等外购件；对转鼓，推料器等零部件进行了Pro／E建模；并制定了整体结构方案，完成了离心机的虚拟装配工作。其次，找出了离心机中影响转子轴向力和力矩的因素，以轴向力最小，推料力矩最小，效率最大为目标函数，建立了多目标优化数学模型，在编程环境下完成了离心机技术参数的优化求解工作，并对优化结果与参数取特定值的计算结果做了比较分析，理论上验证了优化后的离心机轴向力和力矩有显著降低。然后，对离心机中的关键零部件做了有限元分析，针对推料器的偏心距较大引起的畸变现象，采取调整螺旋叶片位置的方式加以改进；转鼓壁厚采用试算法加以确定；对应力分布不合理的零件做进一步的结构修改。三维模型设计完成后，对样机的生产能力进行了计算和校核；完成了离心机启动和运转功率的计算，并在此基础上选择了驱动电机。最后，针对实验室环境下的转速差可调要求，采取了上位机(PC机)和下位机(PLC)共同调速方案，上位机提供人机界面，完成速度的设定及显示等工作，下位机负责具体的控制和调节工作，上下位机采用RS-232串行通讯方式，并对每帧数据进行校核，以确保数据的正确性。另外，在上位机通讯协议栈的编写中，引入了状态机技术，通过将通讯协议栈抽象为有序的不同状态和行为，可模拟状态机实现通讯处理功能，测试表明，状态机在PC机软件中运行可靠，稳定性好，并且其状态行为具有可继承性。