橡胶混炼是轮胎生产的第一道工序也是关键的工序之一,混炼设备机械性能的好坏直接影响着胶料的质量,从而影响着轮胎的质量和使用寿命。随着新材料和新工艺的出现,传统的炼胶设备不仅不能够实现在线排气还存在升温过快、混炼效率低,能耗高等缺点。而串联式密炼机的出现很好的解决了这些问题。本文在查阅大量国内外文献的基础上,对串联式密炼机的混炼机理进行了研究,并设计了一台串联式密炼机实验平台。该平台上工位是一台完整的密炼机,下工位是一台没有上顶栓的密炼机。在此基础上,本文做了大量的研究,具体完成的工作如下：1.在传统密炼机的基础上从粘性流体理论和粘弹性固体理论出发对串联式密炼机的混炼和分散机理进行了分析研究。从混炼工艺、独特转子构型和优良的导热性三个方面对新型转子的主要技术特征做了详细的介绍。同时还提出了新型转子的混炼机理并分析了新型转子的混炼过程。2.确定了串联式密炼机的设计方案,在传统密炼机结构的基础上对串联式密炼机实验平台做了适当的改进并设计了整台串联式密炼机实验平台。在传统剪切转子和啮合转子的基础上设计了具有这两种转子共同优点的新型转子。3.建立了新型转子的物理模型、数学模型和有限元模型,运用POLFIOW对新型转子的混炼过程进行了模拟,并分析了新型转子的温度场、压力场、粘度场、剪切速率场和混合指数。4.对串联式密炼机下工位密炼机进行了实验研究,实验结果表明：冷却水温度50℃、转子转速30r/min、填充系数0.35、混炼温度130s时混炼结果最佳。5.在最佳工艺参数条件下进行串联式密炼机实验,并将实验结果与传统密炼机实验、低温一次法炼胶实验、二段连续混炼实验等进行比较,分析了不同炼胶方法对胶料各物理性能的影响。最后文章中还研究了不同白炭黑添加量对终炼胶性能的影响。