如何将畜禽粪便通过堆制发酵等无害化处理后资源化利用，已经成为我们亟待解决的问题。畜禽粪便的优质有机肥生产依赖先进的生产工艺和设备，而翻抛机作为堆肥发酵的关键设备，直接影响着堆肥的生产效率和质量。本文在综述国内外翻抛机发展和研究现状的基础上，分析了现有槽式翻抛机存在的问题，进行了堆肥用槽式翻抛机运动学和动力学分析，研究和设计了深翻旋切式抛刀；在对抛刀翻抛肥料过程进行数值模拟研究的基础上，对槽式翻抛机的运动和结构参数进行了优化；研究了刀辊抛刀排列形式对机器动力性和运转稳定性的影响，提出了刀辊抛刀排列的优化方法。主要的研究工作和结论如下：1）对堆肥用槽式翻抛机的工作机理进行了分析，研究了槽式翻抛机的运动学和动力学特性，得到了满足槽式翻抛机工作的基本条件；2）根据槽式翻抛机切削阻力小、被抛掷物料在空中运行时间尽量长、与空气充分接触的要求，提出了一种偏心圆弧切削刃构造旋切式抛刀的设计方案，并分别建立了拨板式和旋切式抛刀的三维模型；通过抛刀翻抛肥料的数值模拟分析，对比了拨板式和旋切式抛刀翻抛肥料的工作阻力和功耗，得到在同等条件下旋切式抛刀受到的工作阻力和功耗都较小；3）在数值模拟的基础上，以翻抛机的前进速度vm、刀辊的转速ω以及偏心圆弧切削刃构造的旋切式抛刀的偏心率e为试验因素，通过正交试验，得到旋切式抛刀功耗的回归方程；并以抛刀功耗最小为目标，建立了翻抛机参数优化的数学模型，得到宁波环瀛农业科技有限公司研制翻抛机的较优设计参数，为槽式翻抛机的研发提供了理论基础和新的设计方案；4）针对目前槽式翻抛机功耗较大、机器振动大的问题，研究了抛刀在刀辊上的排列形式，提出了一种螺旋布置抛刀的新方案，编写了抛刀布置的辅助设计优化软件（软件著作权：2011SR026215）；通过仿真分析，验证了抛刀在刀辊上新的排列形式比目前的排列形式使得机器振动要小得多、功耗小，且该抛刀排列已在实践中得到了应用。