錘式破碎機是一種常用的礦石破碎機械，廣泛用于煤炭和水泥廠的原料加工。當礦石進入破碎機后，將受到高速回轉錘頭的沖擊而破碎。普通錘式破碎機的錘頭是以鉸接的方式固定在轉盤上的，在破碎礦塊時，錘頭會向后偏倒，從而避免了轉子主軸受到強力沖擊。
轉載機用錘式破碎機主要用于煤礦井下順槽內，與轉載機配套使用，對通過轉載機的大塊原煤進行破碎。轉載機用錘式破碎機的錘頭與轉盤或錘體是通過螺紋剛性地聯接在一起的，錘頭的沖擊將會直接傳遞到錘體、軸及軸承等。轉載機用錘式破碎機是普通錘式破碎機的變形，主要變動是活動錘頭改為固定錘頭，采用沖擊破煤的方式實現對煤的破碎。
沖擊式破煤是一種效率較高的破煤方式，它在破煤機理上完全不同于采煤機的切削式破碎和銑削式破碎。這種破煤方式較好地利用了煤體本身的物理力學特性。此外，沖擊作用可以在瞬間傳遞較多的能量，這類沖擊機具的共同特點是能量集中，傳出的作用力峰值是同重量的靜加載機具的幾倍到幾十倍；再者，沖擊力以脈沖形式輸出，與煤體的躍進性破壞過程可以互相諧調，達到較高的能量利用率；而且，脆性的煤體在劈裂式的沖擊力作用下，易于形成較為穩定的煤塊，從而可大大地提高塊煤率。
轉載機用錘式破碎機是由兩大部分組成：電機和減速機構構成破碎機的動力部分，錘頭與錘體、軸以及軸承等構成破碎機的執行部分。電機和減速器構成的動力部分為破碎機提供力矩，對破碎機的空載起動、空載運行有較大的影響，而以錘頭與錘體為主的執行部分則對破碎機正常工作時的負載特性有較大影響。
由于錘式破碎機的工作負載是不連續的，它會有沖擊，因此以錘頭與錘體為主的執行部分與動力部分不能采用剛性的機械聯接方式，對于大功率的破碎機采用液力耦合器聯接執行部分與動力部分。對于中小功率的破碎機采用皮帶聯接方式聯接執行部分與動力部分。
轉載機用錘式破碎機的執行機構是錘頭，而錘頭與錘體是通過螺紋剛性地聯接在一起，因此，對轉載機用錘式破碎機的受力分析主要包括錘頭與錘體的受力分析、軸的受力分析以及軸承的受力分析等。將錘頭與錘體、軸以及軸承，包括鍵作為一個整體進行研究，以下將此整體稱為錘軸。錘軸實際上是一個定軸轉動的剛體，是錘式破碎機的主要執行部分。
錘軸是錘式破碎機的關鍵部件，既要求高精度，又要求高剛度，既要進行精加工工序，又要進行一定的粗加工，因此，對錘軸的靜、動態特性提出了更高的要求。主軸的中部裝有錘頭，直接參與沖擊破碎，它的性能在錘式破碎機中是舉足輕重的。因而錘軸結構的設計檢驗方法引起了工程師們的重視。
傳統的公式法、能量法和當量直徑法來設計和校核軸的剛度、扭轉變形和彎曲變形時一般都能滿足工程上的精度，但在實際中應用都受到一定的限制，原因在于這些方法計算都較為繁瑣。彎曲變形一次只能計算某一截面，如果有多個截面都需要校核，則設計周期長、工作量非常大。這時利用有限元分析軟件計算主軸的剛度、扭轉變形和彎曲可以同時得出多個截面的多種變形，給再設計和修改提供可靠的依據。
1、建模
建立三維模型是指進行機構構件的具體設計，首先確定零件的形狀、結構、尺寸和公差等，并在計算機上進行二維繪圖和三維實體造型，然后通過裝配模塊完成零件組裝，形成整機。在Pro/E WILD-FIRE軟件中，零件裝配是依靠所選擇的面及特征來約束零件的。裝配是動態仿真的前提，裝配關系的正確與否直接影響動態仿真的效果。裝配前，先確定運動構件及構件間的運動副，最后由各機構構成整機，并為仿真做準備。
本論文以PCM400型錘式破碎機為例研究錘式破碎機的三維建模與仿真，重點研究PCM400型錘式破碎機的執行部分。PCM400型錘式破碎機執行部分的主要零部件包括：主軸、錘體、錘頭。PCM400型錘式破碎機執行部分的主要附屬零部件包括：緊固螺母、軸承座、軸承蓋、迷宮壓板。先建立各個零件的三維模型，然后再進行虛擬裝配。
本文選擇有限元分析軟件ABAQUS對錘式破碎機進行進一步地深入研究，在ABAQUS環境下，可以選擇ABAQUS/Explicit模塊，因為它適用于模擬短暫、瞬時的動態事件，如沖擊和爆炸問題。
1.1模型簡化
簡化在Pro/E環境下的錘式破碎機虛擬裝配體的特征組成，并根據在ABAQUS環境下畫出網格的條件，對重要的主體零部件特征進行必要的修改（不會影響分析的結果）。簡化的圖形如圖1。
將簡化后的模型導人到ABAQUS環境下，進入到ABAQUS組件模塊環境中，將所有的零件組裝成一個裝配體。在進行數據處理時要注意單位，由于導人模型的長度單位是mm，因此使用ABAQUS中的SI/mm量綱。
在“材質屬性管理器”中創建材質，為計算方便，材質全部選用鋼鐵，主要參數為：密度：7.8E - 009t/mm3；彈性模量：206000 MPa;泊松比：0.3。
錘式破碎機的分析過程需要2個步驟：碎煤之前和碎煤時。碎煤之前的時間可任意設定，為減少計算機分析的時間，在此設定為0.01 s；碎煤時的時間就是Pro/E動態分析中的沖量時間，在此設定為0.000 4 s。
1.2設定連接條件和約束條件
(1)連接條件鍵的2個側面為承載面，分別與軸上的鍵槽和錘體上的鍵槽為“面與面接觸”連接，接觸屬性為“法向運動”和“切向運動”。
(2)約束條件錘頭與錘體是使用螺栓剛性固定，因此它們使用的是“黏性”約束條件。
3、結語
本論文首先建立了PCM400型錘式破碎機三維模型，然后根據實際情況對該模型進行了簡化，定義了約束、邊界條件和其他參數，在ABAQUS軟件下，進行了有限元仿真分析，對有限元仿真結果進行分析，可以得到以下結論：
(1)采用ABAQUS有限元分析計算，能夠較真實地反映錘式破碎機的實際受力狀態和運動情況，明確應力分布區域，且所得結果與實際較吻合。
(2)有限元仿真分析結果表明，PCM400型錘式破碎機執行部分各主要零件的安全系數均較大，一方面說明這些零件滿足安全要求，另一方面說明PCM400型錘式破碎機執行部分各零件和運行參數還可以進一步優化。
