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电动自行车镁合金车架设计及有限元分析
| 论文题名： | 电动自行车镁合金车架设计及有限元分析 |
| 关键词： | 电动自行车;镁合金车架设计;有限元分析;成形工艺特点 |
| 摘要： | 电动自行车行业最近十几年的迅猛发展，为人们提供了一种轻便、节能、环保型的交通工具；同时，节能减排，提高性能已经成为当今交通行业发展的一种必然趋势。车架作为电动自行车的核心结构件，采用轻量化材料能显著减少电动自行车的重量，有效地减少电能消耗，提高整车的行驶动态性能和行驶里程。 本课题与某公司合作，对一款传统钢结构电动自行车车架进行探索性的材料替代设计，为镁合金在车架上的应用奠定基础。 为此，按照原钢结构车架的总体尺寸及装配要求，针对镁车架易于疲劳失效的问题，提出了“型材与压铸过渡构件结合的宏观复合结构设计理念”，对该车型的镁合金车架进行三维设计；然后，建立车架的服役力学模型，并对车架服役工况下的应力、应变变化规律及疲劳寿命分布及服役模态进行有限元分析和校核；最后根据分析结果和成形工艺特点及品质保障要求，完成车架的结构优化设计。 本论文研究的主要结论有： ①据原电动自行车的人体工程学尺寸、零配件装配及铸造工艺要求，用CATIA进行三维设计，构建了首个挤压型材和铸件宏观复合的镁合金车架三维模型。 ②立了镁质车架的服役力学模型，根据车架服役的强度和刚度要求，对应力应变及疲劳进行了有限元分析和服役结构优化。优化后的车架最大服役应力低于40MPa，疲劳寿命10万次以上；刚度满足安全驾乘要求。 ③于服役力学模型，用有限元方法对镁质车架进行了固有模态分析。结果表明：结构优化后，车架的最低阶固有频率为122.4Hz，高于电动自行车正常服役动态激励频率，表明电动自行车正常服役状态下镁质车架不会出现共振，能保证驾乘舒适性。 ④据车架的综合性能分析结果和车架的工艺质量要求，对镁合金车架的工艺结构进行了优化设计，优化后的车架重量约为1.8千克，与原钢质车架相比重量减轻了4公斤。 |
| 作者： | 蒲怡冰 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 龙思远 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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