滚筒是带式输送机的主要部件,具有拉紧、传动和改向的功能。滚筒承受着非常大的合张力和转矩,有时输送带张力可高达几百万牛,滚筒设计的不合理,易导致滚筒轴的断裂和焊缝开裂等失效,为企业带来巨大的损失。而采用更为精确的滚筒设计计算方法可有效减少因设计不合理造成的滚筒失效,是提高滚筒寿命与可靠性的主要途径。滚筒表面载荷的加载形式关乎滚筒设计计算的准确性,本文从输送带结构及筒壳受力特点的角度分析了由输送带张力施加在筒壳表面的轴向及周向载荷分布,通过对输送带和滚筒的结构关系给出了符合实际的筒壳表面轴向载荷分布。将基于传递矩阵的有限元方法应用于滚筒的设计计算,并重新考虑筒壳周向位移,通过精确的数值积分法得到哈密顿方程的精确解,得到滚筒任意位置的应力值。以MATLAB 2014为计算工具,编程实现了滚筒的设计计算算法,以变截面辐板的传动滚筒模型为计算算例,对比ANSYS分析的计算结果,验证了此算法的正确性,得出了筒壳中部、辐板与筒壳连接处、中间筒体与端盘联接处等关键位置的各应力关系曲线,结果表明:滚筒的周向应力最大,轴向应力次之,剪切应力为0,且滚筒旋转一周,筒壳中部周向应力符号变化6次;与ANSYS有限元计算的最大应力误差不超过15%。利用ANSYS APDL的宏命令实现了滚筒模型的参数化建模,对所建立的滚筒有限元模型的计算结果与Lange实验结果比较,验证了模型的正确性;分析了在相同输送带张力和滚筒结构下围包角对筒壳最大应力的影响,结果表明:当围包角在40～120°区间时,筒壳最大应力明显高于围包角大于180°的应力;针对端盘的设计问题,分析了筒壳轴向及径向截面的应力特点,验证了靠近辐板位置处存在最小应力区,且应力循环次数为2次,可作为最佳焊缝区域;考虑重力分量对滚筒受合压力的影响,以等效应力作为衡量应力水平的主要指标,得到当输送带运行方向为水平方向,围包角在20°～240°变化时的筒壳中部外侧、辐板与筒壳连接内侧的等效应力与滚筒圆周角度的关系曲线。探讨了滚筒厚度、辐板间距、滚筒宽度等参数对滚筒最大应力的影响,绘制出了不同参数时的滚筒表面最大应力变化曲线,对滚筒结构进行改进,与ANSYS分析计算结果比较,给出优化方案。