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面向3D打印技术的汽车轮毂新型设计方法研究
| 论文题名： | 面向3D打印技术的汽车轮毂新型设计方法研究 |
| 关键词： | 增材制造设计;汽车轮毂;弯曲疲劳;径向疲劳;拓扑优化 |
| 摘要： | 增材制造，又称3D打印技术，作为一种全新的制造方式，正在推动产品设计和生产方式的革命。然而采用传统设计方法设计出的机械结构无法充分发挥增材制造的优势。面向增材制造的设计（DesignforAdditiveManufacturing,DFAM）作为一个不断发展的研究领域，成为学术界对增材制造研究的一个重要问题。 本文对面向增材制造的轮毂设计方法进行研究。首先考虑增材制造构件的设计自由和设计约束两个因素，提出了由功能需求、设计目标分析、外部形状设计、内部结构设计和设计验证等几个部分组成的设计流程。并结合汽车轮毂轻量化、高强度的设计需求，以汽车轮毂为对象对这一面向增材制造的设计方法进行详细讨论。 在具体设计阶段，首先进行轮毂初始结构的构建。分析轮毂结构和主要参数，根据轮毂的设计标准，构建轮毂初始结构，借助有限元仿真软件对轮毂进行数值仿真分析，通过轮毂径向疲劳试验仿真和弯曲疲劳试验仿真验证其结构合理性。其次考虑增材制造构件的设计规则，进行轮毂的拓扑优化设计。设计的新型轮毂经详细力学分析验证，相对初始结构减重20.4%，抗弯曲疲劳性能提升了8.8%。接下来对轮毂进行内部填充设计。基于预制件的填充设计结果，对简化的轮毂模型进行了填充率为80%以上的填充设计。最后结合熔融沉积成型的增材制造方式，进行3D打印实验与力学性能分析，确定增材制造工艺参数。并完成了轮毂缩比模型的3D打印，证明了新型轮毂能够更好地适用于增材制造的加工方式。 |
| 作者： | 刘肇涵 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张继春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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