随着我国在矿井工程、港口运输、海洋工程等大型工程领域的快速发展,对于具有大扬程、高容绳量的大型起重机的需求也与日俱增。双折线式卷筒由于其结构的特殊性能进行多层稳定缠绕,被越来越多的应用到工程实际问题中。该类起重机由于其扬程大导致实际缠绕过程中钢丝绳长度较大,使其多层缠绕过程中不稳定且钢丝绳磨损十分严重,因此对于大型起重机缠绕系统的研究势在必行。本文运用理论力学、接触力学、材料力学、机械动力学等基础理论知识,针对缠绕系统中的导向抬升垫块、钢丝绳入槽偏角进行细化优化分析,并对钢丝绳在卷筒缠绕过程中的钢丝绳的静力学和动力学仿真分析验证,为多层缠绕系统的合理设计提供选择依据。本文的主要研究内容和成果如下:(1)研究了缠绕系统中卷筒和钢丝绳的相关参数,推导了卷筒的应力计算公式及钢丝绳在缠绕过程中弯曲应力、挤压应力及外载特性等。(2)结合卷筒的实际缠绕工况,建立了缠绕系统的几何模型,并具体研究了用于换层爬升的导向抬升垫块的在关键节点的截面尺寸大小,其次对钢丝绳绕出滑轮与进入卷筒的偏角做几何分析,根据偏角允许的最大值优化了缠绕系统中的滑轮布局。(3)建立钢丝绳在缠绕系统中的力学模型,研究了钢丝绳在双折线卷筒绳槽上缠绕时受力、钢丝绳换层爬升过程与法兰挡板间受力分析以及缠绕过程中钢丝绳拉力变化情况。(4)联合Pro/E和ADAMS建立卷筒刚性体模型、离散化模拟的钢丝绳并等效添加接触力参数、约束及实际载荷,针对该虚拟样机模型进行动力学仿真,仿真后处理分析钢丝绳在实际缠绕过程中的接触受力情况,为理论分析提供一定的指导验证作用。