我国地大物博,矿产资源丰富,随着经济社会的不断发展,对矿产资源的需求量也越来越大,同时对矿物分析领域的要求也越来越高。振动磨机凭借其高效的工作效率,在实验室矿物分析领域有着不可替代的地位,但是目前很多的实验室矿物试样分析设备依旧停留在上世纪末期水平。传统的振动磨机已不能满足实际生产的需要,因此,设计一种高效的立式振动磨机符合该行业的发展需求。针对此种情况,本文以企业现有振动磨机为基础,设计了一台高效的专门针对实验室5Kg以下矿物试样分析领域的立式振动磨机。本论文主要做了以下几方面的工作。1)对国内外振动磨机的研究和发展现状、现有的常用粉磨设备(球磨机、立式辊磨机等)、破碎理论和Griffith理论进行了阐述,并重点对立式振动磨机的结构和工作原理进行了介绍。2)对立式振动磨机的动力学特性进行了分析计算。具体包括:磨机水平面的激振力、激振力矩、水平面内和绕x、y轴转动的微分方程的建立与求解,并对该磨机的空间运动轨迹进行了计算分析;接着对该磨机的粉磨参数和结构参数进行了计算分析,包含入料粒度大小的确定、介质填充率的确定、动力参数的确定、主振弹簧的设计、偏心块的设计、研磨钵的设计、传动方式以及研磨钵盖体固定装置的选择;最后利用Solid Works强大的几何建模功能,对立式振动磨机的机架、偏心块、主振弹簧、传动装置以及研磨钵盖体固定装置等结构进行了几何建模,并根据各部件之间的关系进行了几何模型总成。3)对立式振动磨机的机架进行了有限元分析。首先对有限元法的基本理论进行了简单介绍;随后利用ANSYS Workbench有限元分析软件对机架进行了静态结构和振动模态分析;从静力学分析结果和模态分析结果可以看出,立式振动磨机的机架设计满足实际使用需求。4)对立式振动磨机的主振弹簧进行了设计和优化。首先介绍了几种常用的优化方法;接着利用ANSYS Workbench的相关模块对主振弹簧的应力、应变、总变形、疲劳破坏以及安全系数进行了有限元分析,分析结果表明,主振弹簧的设计不能满足长期使用的需求,会出现疲劳损坏,甚至是断裂。因此利用Design Explorer的优化功能对主振弹簧进行了优化分析,最终得出优化后的弹簧丝直径、弹簧中径等参数,并对优化后的弹簧进行了验证,结果表明,优化后的结构满足设计和使用需求。通过对立式振动磨机各参数的计算、结构的设计以及对主要部件进行有限元分析与优化,最终设计出了专门针对实验室5Kg以下矿物试样分析的立式振动磨机,并由相关企业进行了振动磨机的试制和试验运行,运行结果表明,本文所设计的立式振动磨机可满足实际使用需求。