随着我国经济的不断发展，对外贸易的不断扩大，港口作为其最重要的枢纽逐步向着大型化、专业化方向发展，服务于港口的港口起重机也向着大型化、专业化的方向发展，对港口起重机的工作性能要求也越来越高了，卷筒作为起重机的一个关键零部件，它的性能直接影响到起重机的工作性能和效率。因此，对卷筒的设计提出了更高的要求，然而，传统的设计方法是按照经验公式进行设计的，按照这一方法设计生产出来的卷筒壁厚较厚，重量较大，不仅增加了加工制造难度，也提高了成本。很多公司企业为了降低制造难度和生产成本，都采取了一些措施来减薄卷筒壁厚，取得了一定效果，但缺乏统一的规范，没有相应的理论依据，因此，有必要对传统的设计方法进行改进，在此基础上推导出一种科学的合理的能够减少卷筒壁厚的设计方法，为卷筒的设计提供可靠的理论依据，实现减轻结构重量，降低加工制造难度，节约成本，提高工作效率的目的。本论文立足于对物体材料的受力变形分析，结合弹塑性理论、薄壳理论和力学的基本知识，对卷筒强度和稳定性进行深入的研究，运用能量法推导卷筒临界压力计算公式，运用有限元分析软件ANSYS建立模型，对卷筒进行有限元屈曲分析。通过对比分析，为卷筒强度计算和稳定性校核提供理论依据。运用材料力学基本知识，根据卷筒的实际受力变形情况，建立起卷筒变形方程和位移表达式。根据弹塑性力学的基本理论，对卷筒在钢丝绳攥紧作用力下的进行弹塑性分析研究，推导出卷筒分别在弹性和塑性状态时的应力表达式，提出通过弹性和塑性极限压力来作为卷筒设计的重要依据。运用结构的线性屈曲理论，结合能量法对卷筒稳定性进行研究，分析了卷筒在钢丝绳攥紧作用力下的屈曲变形，充分考虑绳槽对卷筒稳定性的影响，将绳槽简化，推导出绳槽惯性矩表达式。用有限元分析软件ANSYS对卷筒进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析，将绳槽转化成与绳槽截面面积相等且形心相同的矩形梁加到卷筒壁上，并画出分析结果的曲线图，结合推导的理论公式与传统计算方法比较，说明传统方法的保守性。通过本文的研究分析，并结合实际情况，证明传统的卷筒设计计算方法是非常保守的，为今后卷筒的设计提供了重要的参考依据。促进了港口起重机在港口的运用和发展。