基于层压破碎理论，本文对石料圆锥破碎机的工作机理进行了深入的研究。以散体物料运动学特性为依据，分析了散体物料在破碎腔中三种运动状态，以自由落体运动轨迹通过破碎腔的临界速度为前提，对破碎腔进行了分层划分，并利用面积法，得到了各破碎层的实际压缩比。基于固定质量原理，通过研究破碎腔中散体物料的运动轨迹和对破碎腔的分层划分，建立了堵塞层处物料填充度与压缩比之间的关系，改进了圆锥破碎机生产率模型，提高了生产率模型的计算精度，并结合某型号圆锥破碎机验证了模型的可行性和可靠性。基于总体平衡模型，建立了选择函数模型和破碎函数模型。

通过岩石压力机模拟层压破碎实验，对实验数据的进行分析处理，得到了相应的选择函数和破碎函数，实现了对破碎产品的粒度分布情况的预测和控制。本文以破碎机生产率为主要目标，破碎产品粒度分布为非线性约束条件，建立了圆锥破碎机多目标优化模型。

研究了四个设计变量对生产率和破碎产品粒度分布的影响，通过编程优化，在保证产品质量的前提下，提高了破碎机的生产率。