随着橡塑工业和其他高分子材料行业的蓬勃发展，橡塑制品应用也越来越广，同时对橡塑制品的要求也越来越高。进而对混炼胶及密炼机的性能要求也越来越严格。转子作为密炼机的心脏部件，更加引起人们的重视和研究。本文在查阅大量国内外关于密炼机及其转子的混炼机理以及实验研究的文献的基础上，对密炼机转子的设计理论进行了研究。系统分析了密炼机转子截面几何形状和几何结构对混炼效果的影响，提出了新型密炼机转子的设计思路，研制出了新型剪切啮合型转子。综合分析了密炼机转子的常用造型方法，将三维CAD技术引入到转子的设计中，设计出了转子精确的三维模型。建立了转子的有限元网络模型，对转子进行了结构有限元静力分析以及有限元动力学分析，开拓了一条全新的密炼机转子造型、分析和优化设计的路线。本文重点分析了剪切啮合型转子的混炼机理和混炼过程；细致地模拟分析了转子的流场、静力学和动力学特性以及在不同工艺条件下，进行了全钢子午胎胎面胶混炼的实验，对于新设计的转子的性能进行了全面的分析和实验验证。本文的主要工作和成果如下：1、本人查阅了大量国内外关于密炼机及其转子的混炼机理以及实验研究的文献，对密炼机转子的设计理论进行了研究，提出了新型密炼机转子的设计思路，并且研制出了新型剪切啮合型转子。2、对剪切啮合型转子的混炼过程及混炼机理进行了分析，特别是应用ADINA模拟软件对混炼过程的流场机理进行了全面细致地分析，如压力场，速度场，粘度场，剪切应力场，体积流量流场等参数。3、本文选用了Solidworks作为建立转子三维实体模型的工具，并采用Ansys有限元分析软件对转子结构进行了有限元静力学分析和动力学分析。分析了转子的应力、应变，并且对转子的强度进行了校核。首次对转子的临界转速、转子棱的谐响应进行分析研究，计算出转子的固有频率、临界转速及转子棱的谐响应曲线。4、相同工艺条件下进行对比实验，剪切啮合型转子与四棱同步转子、啮合型转子相比，单位能耗低，排胶温度低，混炼胶分散度高。在满足混炼胶的物理机械性能和分散度的前提下，能有效缩短混炼时间，提高了密炼机的生产效率，改善炭黑的分散效果。实验研究表明，该剪切啮合型转子具有良好的分散混炼和分布混炼能力，能够加强胶料在密炼室内的流动，大大改善了混炼效果，提高了生产效率。