中国作为世界果品生产大国,果品产业助力地区经济发展和农民增收致富,已成为当下我国农民认可度较高的产业模式。在此背景下,大量的废弃树枝为制浆造纸、蘑菇种植、可燃气体制作等提供了优质的原材料,进一步推进了我国生物质能源的利用效率。几乎所有的废弃树枝在处理和开发之前都需要进行不同程度的粉碎。传统的枝条粉碎设备虽然能够满足不同程度的粉碎要求,但使用过程中由于高速转动不平衡问题,难免会产生剧烈振动和噪音,严重影响了整机作业效率和寿命。本文从现有粉碎设备的研究进展以及我国西北地区果园枝条粉碎现状出发,以提高整机抗振性能和作业效率为目标设计了一款多功能枝条粉碎机。首先对被粉碎对象——枝条进行了剪切试验,分析了枝条直径和含水率对剪切强度的影响。结合剪切试验结果制定了技术路线和设计思路,对整机关键部件进行了详细的设计和计算。其次通过ABAQUS软件研究了基于模态分析的整机关键部件和机架在无阻尼状态下的振动特性,在此基础上通过谐响应分析研究了整机在外部振动载荷下振幅的峰值和变化规律,得到了在一定激振力和频率范围内整机各部位振幅的响应曲线。根据计算结果对粉碎转子和机架行了优化改进,设计了一种带橡胶层的减振机架。利用COMSOL Multiphysics软件分析研究了排料装置内气流场分布规律和物料分离特性。最后对样机进行了枝条粉碎试验,观察和记录整机作业过程中的振动响应和粉碎效率,验证了仿真结果的有效性。本研究主要结论如下:1)通过枝条剪切试验发现,枝条半径对剪切力和剪切强度的影响不大,在含水率小于51%时剪切强度会随着含水率的增加而降低。因此在进行枝条粉碎时,修剪完毕的枝条在进行简单处理后可直接喂入粉碎设备进行粉碎,不需要自然晾晒和干燥等处理。2)通过模态分析得出转子系统低阶固有频率正好在外部激励频率范围内,说明在粉碎过程中有可能发生共振产生振动变形和错位现象,谐响应分析结果显示在激振力为1500 N,扫频范围为0~500 Hz内整机的最大振动响应位于机架位置,工作时机架和地面之间会产生相对错位和偏移,不但影响粉碎料率还会造成一定的安全隐患。因此转子系统和机架需要进一步进行优化。3)优化后的转子系统固有频率增大,振幅降低,有效避开了所有外部激励频率。将原有的机架替换为带橡胶层的减振机架并将其固定在地面后重新进行谐响应分析。发现各观测点振幅峰值明显降低,机架与地面之间无明显的错位和偏移,说明减振机架抗振性能优异,能够有效规避风险。4)通过样机粉碎试验发现整机运行平稳、粉碎效果好,平均生产率为430 kg/h,成品率为80%左右,作业过程中机架和地面之间固定良好无偏移和错位,说明优化后整机抗振性能明显提高。