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汽车座椅轻量化结构设计及成形工艺优化
| 论文题名： | 汽车座椅轻量化结构设计及成形工艺优化 |
| 关键词： | 汽车座椅;轻量化结构设计;成形工艺;有限元仿真 |
| 摘要： | 随着汽车总保有量的不断增加，汽车与能源、环保之间的矛盾已成为制约汽车产业可持续发展的突出问题。面对低碳时代的到来和节能减排的巨大压力，汽车轻量化是解决这一问题最有效、最现实的途径之一。从而推动了新材料新工艺在汽车工业中的应用和发展。其中，尤为引人注目的是铝合金在汽车轻量化中的应用和发展。 本文从座椅骨架材质轻量化、结构优化设计及成形工艺分析等方面入手对汽车座椅进行了轻量化设计研究。文中分别对钢制汽车座椅及新型铝合金座椅进行了有限元仿真分析以明确采用铝合金替代钢制材料的可行性，并在分析结果的基础上进行了结构优化设计，同时对铝合金座椅靠背铸造工艺进行了有限元仿真优化设计。其主要内容如下： 首先，在阅读大量文献及深入调研的基础上，介绍了汽车轻量化及其实现途径，汽车座椅轻量化设计方法及发展趋势，并对低压铸造在汽车轻量化中的应用进行了简述。同时根据实验室的条件，选择Hyperworks作为座椅静强度模拟分析软件，Procast作为座椅靠背骨架铸造成形工艺仿真软件，对软件的功能进行消化和吸收，掌握了建立座椅骨架有限元模型、分析座椅总成静强度和研究铝合金座椅骨架低压铸造工艺优化的一般方法。 其次，根据国标相关规定，对原钢制座椅骨架进行有限元静强度分析，并在分析结果的基础上针对原始结构的不足进行了结构改进，明确了采用椭圆形管制截面靠背可提高座椅靠背强度的设计方案。对铝合金座椅骨架进行了结构设计和有限元分析，并在分析结果的基础上对座椅靠背进行了拓扑优化。研究结果表明：铝合金座椅比钢制座椅重量减轻了46.6%，且静强度更高。 最后，对铝合金座椅靠背骨架的低压铸造成形工艺进行了初步计算，并借助计算机仿真技术结合正交试验方法对成形工艺进行优化，研究了成形压力因素，浇注温度，模具预热温度，开模温度对铸件成形质量的影响，最终确定了最优的工艺方案。 本文旨在通过以上研究为实现汽车座椅轻量化提供有益参考。 |
| 作者： | 杨天云 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 余瑾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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