螺栓連接鎂車架的有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、鎂合金電動自行車架經(jīng)過初步的結(jié)構(gòu)設計，具備輕量化、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點；但是，由于原有鎂合金電動自行車架鞍座部分擬用壓鑄工藝成型，而鞍座部分結(jié)構(gòu)十分復雜，將造成鑄造模具設計難度大、抽芯裝置過多、模具成本高、廢料率高等缺點；因此，需對鞍座部分進行結(jié)構(gòu)改進設計，并考慮兩部分鞍座用螺栓連接的方式聯(lián)結(jié)。
　　 本課題與四川某公司合作，對本課題組原有鎂合金電動自行車架進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，為車架的具體產(chǎn)品成型打下基礎。
　　 于是，按照相關(guān)強

2、度、疲勞設計準則，對原鎂合金電動自行車架進行改進設計，并創(chuàng)造性的將螺栓連接應用于鎂合金連接，完成了優(yōu)化改進后的鎂合金電動自行車架的三維結(jié)構(gòu)設計；然后，根據(jù)電動自行車架的服役力學模型，在充分考慮螺栓與鎂車架之間接觸的基礎上，建立了新型鎂車架的有限元模型并完成有限元分析；完成了新鎂車架的靜力分析、模態(tài)分析和疲勞分析，其中在靜力分析部分，著重探討了螺栓預緊力對車架和螺桿應力結(jié)果的影響；完成了空載下的模態(tài)分析和預應力情況下模態(tài)分析；尤其是疲勞分

3、析部分對不銹鋼螺栓與鎂車架之間由于接觸導致的疲勞壽命的變化，做了較為細致的計算分析。
　　 本論文的主要結(jié)論有：
　　 ①根據(jù)原鎂合金電動自行車架的結(jié)構(gòu)，利用Pro/E三維建模軟件建立了新型帶螺栓連接的三維車架模型，車架主體材料為鎂合金，螺栓材料選用不銹鋼；
　　 ②根據(jù)電動自行車架的服役工況和國家標準，建立了新型鎂車架的服役力學模型，并充分考慮鎂車架與螺栓之間的接觸關(guān)系，利用ANSYS Workbench有限元

4、軟件和校核標準分析了車架靜載工況。計算結(jié)果表明：螺栓桿直徑為7mm，且螺栓預緊力在5000N以下時，鎂車架和螺栓連接結(jié)構(gòu)區(qū)域的靜強度結(jié)果符合要求；
　　 ③利用ANSYS Workbench有限元分析軟件，根據(jù)新型鎂車架的服役力學模型進行了模態(tài)分析。分析結(jié)果表明：預應力模態(tài)最低階固有頻率為96.5赫茲，遠高于電動車正常服役時動態(tài)激振頻率，表明鎂車架正常服役時不會引起共振，能保證駕駛的舒適性；
　　 ④綜合運用ANSYS