随着我国人民生活水平的提高,人们对乳制品的需求量快速增加。沙子卧床对奶牛乳房炎和蹄病有改善作用,从而保证了产奶量和奶质量。目前,工人需要每天给卧床加铺沙子并进行平整,劳动强度大。本文设计了一种奶牛卧床垫料抛撒机,有效地解决了当前我国牧场卧床抛沙作业,缺乏专用作业机械,工作环境恶劣,作业效率低,劳动强度大等问题。本文的主要研究内容和结论如下:（1）针对目前我国奶牛卧床抛沙作业缺乏专用作业机械,结合实际牧场状况与生产工艺要求,确定了奶牛卧床垫料抛撒机的整机设计方案。整机主要是由轻卡底盘、车厢、螺旋输送装置、垫料抛撒装置和液压传动系统组成,可一次性完成沙子的运输与抛撒工作,能够满足5m左右幅宽卧床的作业要求。（2）对奶牛卧床垫料抛撒机的关键部件进行了结构设计和参数计算。确定了螺旋输送装置与垫料抛撒装置的驱动方式以及工作原理。螺旋输送装置由液压系统驱动,通过带动螺旋叶片和拨片转动把沙子推至出料口。垫料抛撒装置也是由液压系统进行驱动,通过液压马达带动抛撒主轴、锤片转动,将沙子抛撒出去,保证了沙子抛撒的均匀性。（3）通过实际试验与虚拟试验相结合的方式,对沙子的静摩擦系数和动摩擦系数进行标定,保证模拟出沙子真实的流动过程。对垫料抛撒装置进行了EDEM离散元仿真分析,对抛撒转速、上挡板角度、抛料切线角、上挡板长度分别进行了单因素试验,共16组。通过分析地面颗粒厚度曲线图、颗粒抛撒速度图、出料口颗粒分布图,得到后续仿真的因素与水平,并为其提供理论依据。（4）对垫料抛撒装置开展了基于Box-Behnken设计原理的响应面试验,采用Design-Expert 8.0.6对试验结果进行了响应面分析和参数优化,得到了垫料抛撒装置的最优参数。在最优参数下进行仿真试验并统计了相关仿真试验数据,抛撒幅宽为5.4m,抛撒厚度为21.25mm,抛撒均匀性变异系数为26.55%,与预测值近似,验证了优化后模型的准确性。（5）根据整机设计方案和关键部件的设计,对奶牛卧床垫料抛撒机进行了试制与实地试验。试验数据表明在优化后的参数下,抛撒幅宽为5.322m,抛撒厚度为23.16mm,抛撒均匀性变异系数为29.702%,与仿真数据基本吻合,说明了离散元分析结合响应面试验的研究手段对垫料抛撒装置进行优化与研究具有可行性,主要指标满足垫料抛撒的作业要求。