根據表1、表2所列載荷及滾筒結構參數，計算筒殼的最大等效應力為9.539MPa，發生在筒殼和輻板的聯接焊縫處，其余位置的應力比較��；滾筒軸的最大等效應力發生在軸承約束的位置，而軸中部的應力比較��；輻板的最大應力為45.536MPa，發生在和輪轂的聯接處；輪轂的最大等效應力為9.9MPa，應力比較小。
      通過對滾筒的靜態分析可以看出，滾筒結構設計存在著較大的強度和剛度的余量，結構和材料的
承載能力并沒有得到充分利用，這為結構優化提供了很大的空間。對滾筒進行結構優化，其目的主要是使滾筒結構在滿足強度和剛度的條件下，通過優化各部分尺寸使所用的材料最少，即質量最小。
      3.滾筒優化設計的數學模型
      優化變量的選定。設計變量為自變量，就是通過改變設計變量的數值來實現優化結果。每個設計變量都有上下限，它定義了設計變量的變化范圍。在滾筒性能滿足使用要求的前提下，要顯著降低滾筒的質量，選擇優化的結構件應滿足該部件的質量在滾筒結構件總質量中占有較大的比重、該部件的質量減小對整個滾筒的剛度和強度影響不顯著。
      通過分析滾筒各部分結構件對滾筒剛度的影響，選定筒殼厚度(t1)、輻板厚度(t2)、輪轂外徑(d3)、滾筒軸直徑(d4)和輪轂厚度(b4)作為優化分析的設計變量。目標函數定為滾筒的總質量最小，若滾筒各個構件材料的密度相同，則滾筒的總體積也可代替滾筒的質量作為目標函數。
      4.基于ANSYS的優化設計方法
      優化作為一種數學方法，通常是利用對解析函數求極值的方法來達到尋求最優值的目的。建立優化設計的數學模型后，對于簡單的模型可以利用經典的極值理論進行求解，但對于復雜的工程結構問題很難求解，甚至無法列出數學表達式。隨著有限元理論的發展及計算機的普遍應用，可用有限元輔助進行結構優化設計，目前很多有限元軟件都具備優化設計功能。
      本文以結構優化設計理論為基礎，建立了等截面輻板改向滾筒結構優化設計的數學模型。以筒殼厚度、輻板厚度、滾筒軸直徑、輪轂長度和輪轂外徑為設計變量，總體最大等效應力、筒殼最大徑向位移和滾筒軸最大撓度為約束函數，總體積最小為目標函數，對滾筒結構進行了優化設計。借助ANSYS軟件的優化模塊，采用子問題近似法，得到皮帶輸送機滾筒優化設計方案，并給出了優化設計過程中設計變量和目標函數隨優化迭代次數的變化規律圖。優化結果表明，經過優化后，滾筒質量顯著下降，結構更加合理。