堆料机是圆形料场的一个重要组成部分,它主要用于堆放由进料主皮带机传送来的物料。堆料机结构对堆料机的性能起着至关重要的作用,但国内现有大部分堆料机都存在着以下缺陷：控制系统故障,皮带跑偏,挠度过大,结构笨重等。为了解决结构笨重问题,本文以轻量化设计为主线展开研究。文中介绍了堆料机在国内外的研究现状和主要存在的问题,针对新设计的堆料机模型存在的问题,提出了拓扑优化设计概念,打破传统的设计结构和设计方法,设计出一种结构更优的堆料机臂架,大大的节省了结构材料,并为后续的尺寸优化奠定了基础。主要的研究成果和工作如下：(1)查阅了国内外关于堆料机方面的研究成果,总结了目前堆料机的研究现状和现存结构的缺陷。(2)应用APDL语言建立了YDG90/1600堆料机臂架的参数化结构,应用有限单元法计算分析得到臂架的最大应力为：203.976MPa,最大挠度为99.5mm,虽然其结构强度、刚度及稳定性满足工程设计要求,但其结构笨重,安全富余量较大,且钢耗和能耗较大。(3)应用有限元软件ANSYS中的拓扑优化模块对其进行优化。针对臂架最危险工况,对比多种省材方案,采用省材60%的方案进行拓扑优化设计,得到臂架的概念模型。(4)参照臂架的概念模型,对臂架进行结构设计,并对臂架模型进行有限元结构分析,得到优化后的结构最大应力比优化前增大了20.08MPa,挠度较优化前的减小了9.1mm,交叉角钢减少了48根,体积也较之前减少了20.3%,大大的节省了材料,降低了制造成本。(5)应用相似理论建立了堆料机的实验模型,结合惠斯登电桥法,利用应变片测量了堆料机主要部位的应变,并将所得实验结果与仿真应力等值线图进行对比分析,两者结果基本一致,从而进一步的验证了堆料机结构的合理性。