随着城市经济的快速发展,污水处理事业迅猛发展,城市污水处理量还将持续增加,更多的污水处理厂有待兴建和投入使用。城市污水处理能力快速发展的同时,污泥问题迫在眉睫。没有经过无害化、稳定化处理的污泥的大量弃置、或直接用于土地,所造成的环境二次污染问题日益突出。目前,国内外较常见的污泥处理与处置方法有土地利用、填埋、焚烧和投海,后三种方法因环境压力与经济压力而日益减少或受到禁止,土地利用则逐渐受到重视。用堆肥法处理后的污泥进行农业利用,具有经济简便、不产生二次污染、可资源化等优点。因此,污泥堆肥化已成为污泥处理的一个研究热点。翻堆设备是污泥堆肥处置中的专用设备,也是实现污泥处置工艺的关键设备之一。本论文通过研究国内外设备应用的发展状况,自主研发了应用于大型污泥堆肥工程上的滚筒式翻堆机设备,填补了国内在大型翻堆设备上的空白。利用虚拟样机技术成功模拟了翻堆机在实际工艺运动参数下滚筒及升降系统的运行,得到了翻堆机实际工况下的运动学、动力学曲线,通过仿真的结果得知输出的各项数据指标,并与理论计算值进行了比较,达到了预期的运动效果。滚筒与物料之间力的作用关系是比较复杂的,如何建立滚筒与物料间力场的分析模型是研究的重点；本论文经过对物料属性及物料与滚筒间的相互作用力分析,利用虚拟样机技术模拟了翻堆机在实际工作情况下的运行状态,指出了对滚筒动力学分析产生影响的因素,首次在污泥堆肥领域提出了多因子的概念,并研究了多因子在有效取值范围内对滚筒及升降系统驱动力大小的响应情况。研究了滚筒及升降系统在刚柔耦合约束条件下的性能。利用HYPERMESH建立了滚筒及升降系统的柔性体MNF文件,在ADAMS环境下建立了滚筒及升降系统的刚柔耦合模型。以动态的形式分析了翻堆机滚筒及升降系统构件在实际工程运行当中的应力的变化情况,这些数据对了解翻堆机在不同工况下的动态特性有极其重要的参考价值,为今后设计中提高滚筒式翻堆机的性能提供了依据。经工程应用证实,以动态的形式分析翻堆机滚筒及升降系统构件在实际工程运行当中的驱动力各种和应力的变化情况,对整体设计做出精确的评定,从而对存在不合理的设计进行优化改进。明显降低了能耗及材料成本,提高了经济效益,缩短了开发周期。