本文以TY型井下胶轮车为研究对象,针对该型井下胶轮车后机架早期断裂问题,运用有限元法进行后机架结构失效原因分析和结构改进设计；建立了虚拟样机模型进行整车动力学仿真分析；对后机架进行了电测试验,验证了有限元模型的可信性和有限元分析的可靠性；论文还对后机架进行了轻量化优化设计。主要内容包括：1)利用ANSYS建立了后机架三维模型和有限元模型；在此模型的基础上进行后机架有限元静强度分析,得到后机架在弯曲、弯扭联合、卸载工况下的应力分布和应变情况。2)对后机架进行模态分析,得到后机架的各阶段固有频率和振型,与其所受的激振频率进行对比分析。3)根据有限元分析结果,对比后机架实际断裂部位,分析其早期断裂的原因并对其进行结构改进设计,提出改进方案并用有限元分析验证改进后方案的合理性。4)根据有限元分析结果和后机架实际断裂部位,对后机架结构进行分割并装配,建立整车简化三维模型和虚拟样机模型进行典型路面的动力学仿真分析,得到后机架结构的动力学响应特性。5)根据后机架结构实际破坏部位和有限元分析结果,对其进行满载弯曲和弯扭联合工况的电测试验,通过分析试验结果并与有限元分析结果对比,验证了有限元模型的可信性和有限元分析的可靠性。6)对改进后机架结构进行轻量化优化设计,在保证其力学性能的基础上取得了较好的优化结果,使其质量比原机降低了16.1%,有利于提高整车的动力性和燃油经济性。