带式输送机是现代最普遍使用的货物连续作业机械,主要组成部分:输送带、驱动装置、托辊、滚筒、安全装置、配重装置等,驱动装置将驱动力通过滚筒对输送带进行传递,在煤矿企业生产中,带式输送机是煤矿生产中在矿井传输中机械效率较高且传输平稳连续的设备,而改向滚筒则是带式输送机的重要部件之一。改向滚筒在煤矿运输生产中承担着为输送带提供转向,借助自身重量便可使输送带张紧,同时增加输送带张力以保证运输量。但是改向滚筒的失效会致使不可估量的损失,如生产流水线停产,设备进行维修耗时耗力耗经费,更有甚者引发重大安全事故。近年来许多研究者通过优化设计对带式输送设备进行了改进,就是要解决关键部件改向滚筒的设计优化。本文基于主斜井DTL160/330/3×1600固定带式运输机配件φ830×1800改向滚筒为研究对象,利用ANSYS软件对改向滚筒进行了有限元分析和结构优化设计,并对结构重构改进验证。首先,对带式输送机改向滚筒零部件结构进行了设计,确定了改向滚筒的装配体,并对其荷载分布情况进行了分析,总结了主要的失效形式。其次,利用ANSYS软件对改向滚筒进行静力分析和模态分析。将滚筒设置于带式输送机工作环境中,对其结构进行简化和假设,按照张力均匀作用准静态过程建立有限元模型,进行静力分析和模态分析。基于软件计算得到最大应力为13.364MPa,位于轴与轴套连接处;最大位移为0.01477mm,位于在轴的中间部位。基于ANSYS Workbench Modal模块计算获取了改向滚筒在两端受圆柱约束,同时切向自由条件下的整体频率,又通过对各关键零部件,包括滚筒轴、轮辐、滚筒筒体的自由模态分析获取其自然频率。为后期优化计算提供数据支持,与优化后改向滚筒模型计算分析结果做对比提供了依据。再次,在得到优化结果之后,对优化后后剩余的几何体进行分析统计,掌握基于不同计算结果和分析目标的剩余几何体外形变化规律,分别对改向滚筒的轴、轮辐、支撑环和筒体进行了优化再设计,紧接着通过静力分析和模态分析计算进行校核。最后,整个改向滚筒结构优化后实现了282.111 kg的减重,同时改向滚筒在优化后受到的最大应力小于优化前的最大应力,满足使用需求。通过应力和位移的分布云图发现分布不均匀,质量存在冗余,对改向滚筒进行优化,实现了轻量化的目标,减小了结构惯量,易于控制。通过之前做的静力分析,找到改向滚筒结构中过度冗余的结构区域,得到了改向滚筒的模态以及振型;对改向滚筒进行拓扑优化,进行材料分布最优化,通过改向滚筒主轴应力、位移优化所得材料分布结果以及阵型,建立新的改向滚筒结构,分析确定最优结构。改进后的改向滚筒重量减少11.03%,改善了应力分布,减小了最大应力,从整体上考虑到轻量化而注重从质量层面入手,且同时也为完善其他部件机构提供了思路。