減速機在礦車中承擔著動力的轉換與傳輸作用，它能有效地降低輸出的轉速，提高輸出扭矩。它的強度及其壽命直接關系到整個礦車的性能。減速機通過螺栓連接于后橋箱法蘭，后橋箱鼻錐和橫向穩定桿連接車架，這樣就實現了減速機與車架的連接。減速機通過扭力管和輪胎連接，把輪胎與車架連在一起。減速機在礦車中起著舉足輕重的關鍵作用，因此在設計生產中，必須綜合考慮減速機的結構強度和剛度問題。

HyperMesh是一個高效的有限元前后處理器，能夠建立各種復雜的有限元和有限差分模型，與多種CAD、CAE軟件有良好的接口并具有高效的網格劃分功能。本文利用HyperMesh的前后處理，對減速機機架進行網格劃分，添加邊界條件，建立有限元模型，并通過第三方求解器進行有限元分析，以驗證其強度是否滿足設計要求，從而為設計提供理論參考。

減速機機架有限元模型建立與HyperMesh處理

基于HyperMesh的網格劃分

HyperMesh中具有幾何型面的網格自動化分模塊，導入曲面數據時，有時存在縫隙、重疊、錯位等缺陷，邊界錯位經常引起網格扭曲，導致單元質量不高，求解精度差。因此,分析之前的幾何清理變得十分重要，它決定分析能否進行，影響分析的效率和精確度。通過消除錯位和小孔，壓縮相鄰曲面之間的邊界，消除不必要的細節，就能夠提高整個劃分網格的速度和質量，提高計算精度。

如圖1所示，為整個機架的網格劃分后的模型，在劃網格之前，去除了模型里面的一些細小的油管，填補了一些小油洞等不受力或者受力很小的地方。

材料參數

分析中機架和螺栓采用的材料特性，見表1

網格模型

軸承部分結構較為復雜，采用四面體單元，單元尺寸約5～25mm。其他部分采用六面體單元，單元尺寸約5～10mm。過渡面用Tie連接。螺栓部分尺寸1.5～2.5mm。總網格規模為180萬。

邊界條件

首先軸承力、輪轂與電機傳遞給機架的力的加載方式都是通過在受力區域建立承載點，承載點與受力部分耦合，力加載到承載點上。與后橋箱連接的地方固定約束。

計算結果

礦車在實際的運行過程中，會經過各種路況。本文選取波浪路面、凹凸路面、扭曲路面、平路轉彎及坡上啟動5種礦區較為惡劣的工況，對減速機機架在這五種工況進行強度和剛度校核。將上述通過HyperMesh建立的有限元模型，導入有限元求解器進行求解，可以得到不同工況下減速機機架強度和剛度的分布情況，限于保密及篇幅原因，本文僅列出凹凸路面下的整體應力及應變云圖。

整體應力分布

考慮螺栓預緊力的整個機架的最大應力出現在底部的螺栓處，為694MPa，位于整個機架的上下面靠近前軸承外側的位置，分別出現了高應力區，這種結果的產生是因為機架一端固定，相當于懸臂梁模型，另一端承受來自輪胎傳遞的y方向上的力，使下部受拉上部受壓，產生了這種應力分布的效果。

變形大小

計算得到的機架在凹凸路面工況下的變形圖，輪轂前軸承與油封位置的相對變形約為0.96mm，小于設計值。所以機架的變形不會對油封的性能產生影響。

結論

（1）應用HyperMesh進行減速機機架的有限元模型建立，優化網格的劃分，減少不必要的單元數，大大縮短了建模時間，提高計算機分析析效率和準確度，為HyperMesh在減速機機架分析中的應用提供了分析經驗。

（2）通過HyperMesh進行有限元模型建立，并采用第三方求解器進行求解，獲得減速機機架在不同工況下的應力和應變分布，為減速機機架的設計提供依據。