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《基于COMSOL分析设计的新型碳纤维山地自行车》
学生姓名：
王在宏、唐哲远、袁牧
指导教师：
蔡明晖
获奖等级：
省级一等奖
项目介绍：
随着能源消耗的增加以及尾气排放所引发的环境问题日益严重，人们对节能环保的意识也在逐渐提高。自行车作为一种绿色出行方式，逐渐成为人们重要的交通工具之一。
山地自行车是专门设计用于在复杂地形上骑行的一种车型。为了提高车辆的性能，车架和配件需要加强，并且重量要尽可能轻。在这方面，采用碳纤维材质的车身具有许多优势。首先，碳纤维具有很高的强度，能够承受复杂地形下的挑战。其次，碳纤维具有良好的抗震性能，能够有效减少颠簸对骑行者的影响。此外，碳纤维的质量非常轻，能够减轻整个车辆的重量，提高操控性和灵活性。碳纤维还具有优秀的安全性能，能够提供更高的安全保障。最后，碳纤维具有良好的耐腐蚀性能，能够在各种环境下长时间使用而不受损。
综合上述优点，采用碳纤维材质作为山地自行车的车身材料是非常合适的选择。
项目创新点:
1.选择高强度T1100碳纤维材料，满足材料轻量化设计；
2.考虑在骑行过程中由踏板运动角度变化引起的周期变化，优化应力仿真方案；
3.优化车架设计参数，降低车身重心，提升整车越野性能；
4.采用铺层成形工艺制备碳纤维车架，在车架铺层设计中采取差异化策略，优化对于碳纤维铺层设计，实现制备工艺的短流程、高性能、低能耗、低成本。
项目展示：
《基于稳定性和轻量化的刚度可调山地自行车复合材料车架设计》
学生姓名：
鲁奕卓、陈鹭南、黄珂
指导教师：
左玉波、李磊
获奖等级：
省级一等奖
项目介绍：
本项目针对业余爱好者所用山地自行车进行车架结构与加工工艺设计。不同的骑行路况需要不同的悬架性能，但现有的悬架结构往往难以同时满足多种路况下的性能需求。基于平坦路面需要较高的刚性和操控性，而崎岖不平的山地路面需要较好的减震性和稳定性，在研究过程中使用Solidworks进行了车架三维建模的绘制，设计了可调节山地车悬架结构。完成3D建模后，使用ANSYS验证了本产品在不同工况下的安全和可行性。在崎岖路况时悬架结构正常工作，而在平坦路面上，可通过旋转轴锁定机构的调节，让悬架结构部分具有一定刚性。同时采用了两层材料结合的车管设计，外管为CFRP碳纤维，内管为6061-T6铝合金，结合铝合金挤压成型工艺、CFRP的湿法缠绕和螺旋缠绕工艺，在提高山地自行车车架强度的同时实现轻量化。
项目创新点:
1.设计为流线型结构，平滑的曲线设计可以降低风阻系数，减少骑行者骑行时的额外能量消耗，使得骑行更省力；
2.优化悬架结构，借助旋转轴锁定机构，实现车架刚度可调，满足多路况骑行的需要；
3.采用CFRP+6061-T6铝合金组合的方式，增强车架强度和稳定性的同时，实现轻量化；
4.在安全性上，山地自行车表面涂有PORT 技术反光涂料，能够将光亮而不刺眼的光线反射给光源，为夜间骑行提供可靠保障；
5.成型工艺上，碳纤维缠绕过程中，直接以铝合金内管为芯模。
项目展示：
《镁合金轻量化电动自行车车架成型工艺设计及优化》
学生姓名：
马傲然、李健源、阮奕彭
指导教师：
高飞
获奖等级：
省级一等奖
项目介绍：
本项目针对电动自行车车架，基于人机工程学中人体相关尺寸及乘客使用电动自行车的习惯，进行了车架的设计，包括前管，中间连接管以及车架后半部分，同时对车架与其他零部件相配合部位的配合尺寸做出了严格的规定。为实现轻量化设计，保证车架的强度、刚度与稳定性，同时节省成本，选用AZ91D镁合金。通过有限元仿真试验对自行车车架进行强度校核，以满足使用要求。基于绿色环保、节能减排、短流程化的设计理念，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”，确定前管和车架后半部分用压铸生产，中间连接管采用镁合金挤压型材，最后再通过过盈装配，并在结合处采用焊接工艺将三部件连接起来。
项目创新点:
1.优化电动自行车车架结构，保证电动车在高速行驶的时候具有一定的稳定性，同时又可以减小对来自地面的冲击力，具有舒适性，且转向灵活，车架刚度得到保证；
2.选用AZ91D镁合金代替普通钢，实现轻量化；
3.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”，采用压铸、挤压、过盈装配与焊接工艺相结合的工艺，确保车架性能。
项目展示：
来源 | 材料学院学生科协
编辑 | 徐梓桐
校对 | 费恩钰
审核 | 董磊
