粉磨作业耗能巨大,而用于粉磨作业的辊式系列设备能量有效利用率却很低,如雷蒙磨的能量有效利用率还不到12%,因此研究粉磨设备能量利用率对我国水泥、陶瓷等高耗能产业的发展有着深远的意义。实现粉磨过程的节能降耗的关键在于提高粉磨效率。层叠式行星立磨机在运用料层粉碎和多碎少磨原理后使得水泥原料粉磨作业的效率明显提高,同时单位质量的原料产生的电耗明显降低,成为水泥粉磨作业机械设备发展的主流方向。本文从辊式系列磨机破碎原理和机械结构设计等角度出发,分析其碾轮磨损不均,碾轮易被物料卡死、能耗高的原因,采用数值仿真与实验验证相结合的方法,对辊式系列磨中存在的问题的影响规律进行深入研究和分析工作,并参考雷蒙磨结构,运用料层粉碎和多碎少磨原理,设计新型层叠式行星立磨,并应用于生产实践。论文的主要研究工作与创新点如下：(1)重新设计了立磨磨机内部重要部件,并基于最大入料粒度计算和动力学分析结果确定了新型层叠式行星立磨的结构特性和力学特性,物料碾磨性能改善和能量利用效率提高验证了改进设计的有效性。(2)建立了层叠式行星立磨机三维模型,对碾轮、悬臂和主轴等关键零部件的受力进行了有限元仿真分析,获得了计算与调整相关的结构参数与工艺参数的理论依据；(3)完成了层叠式行星立磨样机的组装、调试以及实地粉磨试验,结果表明,测试产品性能良好,且经济效益较为显著。