電動自行車鎂合金車架設計及有限元分析.pdf

1、電動自行車行業(yè)最近十幾年的迅猛發(fā)展，為人們提供了一種輕便、節(jié)能、環(huán)保型的交通工具；同時，節(jié)能減排，提高性能已經(jīng)成為當今交通行業(yè)發(fā)展的一種必然趨勢。車架作為電動自行車的核心結(jié)構(gòu)件，采用輕量化材料能顯著減少電動自行車的重量，有效地減少電能消耗，提高整車的行駛動態(tài)性能和行駛里程。
　　本課題與某公司合作，對一款傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)電動自行車車架進行探索性的材料替代設計，為鎂合金在車架上的應用奠定基礎。
　　為此，按照原鋼結(jié)構(gòu)車架的總體尺寸及

2、裝配要求，針對鎂車架易于疲勞失效的問題，提出了“型材與壓鑄過渡構(gòu)件結(jié)合的宏觀復合結(jié)構(gòu)設計理念”，對該車型的鎂合金車架進行三維設計；然后，建立車架的服役力學模型，并對車架服役工況下的應力、應變變化規(guī)律及疲勞壽命分布及服役模態(tài)進行有限元分析和校核；最后根據(jù)分析結(jié)果和成形工藝特點及品質(zhì)保障要求，完成車架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。
　　本論文研究的主要結(jié)論有：
　?、贀?jù)原電動自行車的人體工程學尺寸、零配件裝配及鑄造工藝要求，用CATIA進行三

3、維設計，構(gòu)建了首個擠壓型材和鑄件宏觀復合的鎂合金車架三維模型。
　?、诹⒘随V質(zhì)車架的服役力學模型，根據(jù)車架服役的強度和剛度要求，對應力應變及疲勞進行了有限元分析和服役結(jié)構(gòu)優(yōu)化。優(yōu)化后的車架最大服役應力低于40MPa，疲勞壽命10萬次以上；剛度滿足安全駕乘要求。
　?、塾诜哿W模型，用有限元方法對鎂質(zhì)車架進行了固有模態(tài)分析。結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，車架的最低階固有頻率為122.4Hz，高于電動自行車正常服役動態(tài)激勵頻率，表明電