本文以设计结构简单、传动效率高、运行可靠的无钟炉顶布料器和求解螺旋布料方程,达到改变主流布料器传动系统复杂的现状及完善布料理论为目的。在比较国内外多种布料器和参阅环形布料理论的基础上,提出了一种新的布料器设计方案并推导出螺旋布料时溜槽的倾动规律。提出了布料器的传动方案,改进了布料器旋转圆筒的悬挂方式,采用曲柄连杆机构、回转支承、曲柄滑块作为溜槽倾动的传动机构,简化了传动系统,设计了布料器的关键部件。改进了布料器的冷却、润滑和密封,采用冷却水流量可调的循环水冷系统,使得布料器传动部件能够在适宜的温度下工作。把高炉煤气的压力作为弹簧的工作载荷以自动调节密封环的开度,设计了布料器的重要密封件。提高了布料器的工作效率,减少了氮气的用量。利用Pro/E创建了布料器的主要传动部件并建立了布料器的虚拟装配模型,装配模型的连接检测证实了布料器结构设计正确。并采用Pro/E的仿真模块对布料器作了运动学和动态仿真,证实了布料器可以实现预期的运动。同时传动部件上的载荷与计算值相符。比较了环形布料与螺旋布料的差别,提出了螺旋布料的假设。分析了炉料的运动,并考虑溜槽的连续倾动对炉料运动的影响,建立了炉料在溜槽上和在空区中的运动方程,推导出炉料在料面上的落点半径。研究了螺旋布料定义和料面的形成过程,给出了螺旋布料溜槽倾动的一般规律,根据求解螺旋布料方程计算误差的不同定义,提出了总面积法和平均面积法两种螺旋布料方法。给出了计算程序,比较了螺旋布料计算结果和环形布料计算结果,螺旋布料可以获得更加均匀的料面。