垃圾破碎机是用于城市生活垃圾破碎处理的专用环保设备,破碎后的垃圾便于运输、贮存、填埋处置,且能提高垃圾焚烧的热效率。由于城市生活垃圾成分复杂,结构变化大又极不均匀,因而增大了破碎设备的设计难度。破碎机在工作过程中,其关键零件旋转刀很容易发生失效,导致生产线的中断。因此,如何设计结构合理的垃圾破碎机,提高旋转刀的寿命是迫切需要解决的问题。目前我国对破碎机的设计主要依靠传统的二维设计。该方法设计过程繁琐,结构图修改不方便,设计效率低。本研究针对破碎机现有设计存在的问题,利用CAD/CAE技术,做了以下几个方面的工作:建立了破碎机以及其主要零件的三维模型。在研究垃圾破碎基本原理的基础上,根据城市生活垃圾的组成成分,确定垃圾破碎机为卧式结构,破碎方式为剪切式。在Pro/E软件中建立破碎机以及其主要零件的三维模型图。开发了基于Pro/E二次开发的破碎机三维CAD系统。利用Pro/E软件的二次开发工具Pro/TOOLKIT,研究了菜单设计技术、用户界面对话框技术、参数化设计技术等方法及其特点。通过C语言编写源程序,在VC环境下编译,实现各个应用程序模块与Pro/E系统的无缝集成,开发了基于Pro/E二次开发的破碎机三维CAD系统。该系统把破碎机设计计算、零件的参数化设计、工程图操作等集成于一体,应用该系统,可以提高破碎机的设计效率。分析了旋转刀的工作应力。针对旋转刀容易发生失效的问题,通过调用破碎机CAD系统中旋转刀的参数化设计功能,输入结构参数,生成旋转刀的三维模型图。然后在Pro/E的CAE分析工具Pro/MECHANICA中建立有限元模型。并将有限元模型导入CAE分析软件ANSYS对旋转刀有限元分析。得到旋转刀在不同结构参数下的应力图。计算结果表明,旋转刀在工作过程中刀刃部的应力最大,计算结果与实际情况相吻合,为设计和制造旋转刀提供了理论参考。设计了剪切刀具的避险装置。为了避免破碎机工作部件剪切刀具发生崩裂,本文还设计了一种保护剪切刀具的避险装置。本文得到广西制造系统与先进制造技术重点实验室课题“城市垃圾环保再生煤生产设备关键技术研究”(桂科能07109008 013 Z)的资助。