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《“海豚翼驰”——基于仿生学设计的流线型局部强化自行车架结构设计》
学生姓名：
孟姝含、刘可欣、邓超
指导教师：
李磊、左玉波
获奖等级：
省级特等奖
项目介绍：
项目组从自行车架轻量化、智能化、个性化及环保等方面出发，通过创新设计提升自行车的附加值和竞争力，推动自行车行业的可持续发展。项目组基于海豚身形设计流线型车架结构，在传统6061铝合金基础上改进合金成分并结合静力学知识，分析应力集中部位利用碳纤维予以局部加强，利用碳纤维缠绕工艺成型并加入设计巧思，提升车架强度，实现轻量化的同时使骑行者拥有更舒适安全的骑行体验。此外，团队使用Solidworks软件进行车架结构建模，并将模型导入ANSYS等软件对车架进行了仿真工况校核，在保证安全性能的前提下，验证车架结构设计的可行性。
项目创新点:
1.结合ANSYS仿真结果，采用碳纤维缠绕工艺于车架应力集中部位进行碳纤维局部加强，实现材料优势互补的同时兼顾生产成本，大大增强材料强度。
2.利用金属强化原理，保持轻量化的同时，在6061铝合金基础上改进合金成分，提升材料强度。
3.以海豚身形为灵感，设计流线型车架结构，提升骑行效率与美观性。
4.基于人体工程学原理，参考大量人体数据，计算各结构合理尺寸，大幅提升骑行舒适度。
5.考虑环保问题，于车架表面使用“环保型水性丙烯酸-氨基烘烤涂料”，增强车架耐蚀性。
6.加入“城市守护者”设计，加入车把手折叠自锁装置及智能灯带装置，提升整体骑行体验。
项目展示：
《超高强耐腐蚀自行车 SiCp/Al 基复合材料车架成型工艺设计及优化》
学生姓名：
王萱、王雨桐、莫绍堃
指导教师：
唐正友
获奖等级：
省级一等奖
项目介绍：
本项目针对自行车车架，基于轻量化、高性能、绿色环保、节能减排的原则，结合新材料、新工艺、新型结构等方面，设计出一款高强度、高硬度、耐腐蚀、耐磨损的SiCp/Al基车架。该车架材料以6061铝合金为基体，碳化硅颗粒为增强相，复合成一种新型功能复合材料，金属化的陶瓷材料，优化综合性能。项目通过有限元仿真实验对车架进行强度校核，满足性能要求。采用折叠式结构，折叠简单，体积缩小，携带轻便。同时，优化座管结构，内置胎压表，加装打气筒以解决车胎漏气问题。基于节能减排、绿色环保、短流程化的设计理念，采用粉末冶金，多级固溶化处理，挤压成型的生产工艺，机械性能得到提高。
项目创新点:
1.在材料选择上，选择6061铝合金作为基体。考虑到成本问题，6061价格相对较低，且具有良好的可成型性、焊接性、耐腐蚀性，机械加工性能优异。
2.通过添加碳化硅颗粒作为增强相，以6061铝合金为基体，制备SiCp/Al基复合材料，以大幅减少车架的重量，提高骑行效率和操控性，同时铝基复合材料的耐腐蚀性和耐磨性使其适用于各种复杂环境。
3.在结构优化上，改用折叠式自行车，采用左右折叠的折叠方式，实现体积缩小，便于携带出行，换乘出行。
4.结构优化，座管内置胎压表，加装打气筒，随取随用。
5.考虑生产工艺，采用粉末冶金，多级固溶化处理，挤压成型的生产工艺，成分变得更均匀，机械性能得到提高。
项目展示：
《自行车车架结构与制备工艺设计及优化》
学生姓名：
张钰钒、李钰洋、曹琦
指导教师：
高飞
获奖等级：
省级一等奖
项目介绍：
本项目针对休闲类的通勤车，基于其所需的舒适性和耐用性的特点，进行自行车车架的设计，包括车架套件、前三角与后三角。考虑到人体尺寸的参考标准，并结合人体工学设计设计一款自行车车架方案，本设计降低横梁高度，扩大市场范围，方便更多用户上车下车，同时加入水杯放置区域，满足客户需求。增加遮阳伞和婴儿座的功能设计，使该自行车车架功能多元化。
为实现轻量化设计节省成本，采用6061牌号的铝合金并确定其微合金元素。通过有限元仿真对铝合金车架进行对应工况强度校核和安全性测试以满足服役性能要求。基于绿色环保、节能减排、短流程化的设计理念，采用扩散焊接工艺，以达到易于实现自动化，其参数易于控制，适用于批量生产的制备流程。为了得到强化相较大且分布的均匀性较好，其强度较高的6061铝合金，在其最优T6热处理工艺上重新设计工艺参数。
项目创新点:
1.材料创新：确定微合金元素的成分及比例实现车架的轻量化，将车架重量从之前的1800g减到1450g
2.采用剪切辅助加工与挤压工艺实现精密异形管的一体化成型，并通过废铝回收达到节能减排与降本增效的目的。
3.改进T6处理工艺是使铝合金抗拉强度可达405MPa,延伸率为13.5%。使车架可靠性满足高标准的要求
4.自行车下管加三角支架固定，能够形成一个稳定的三角形结构，有效抵抗骑行过程中产生的各种力和振动，确保车架的稳定性，从而提高骑行的安全性和舒适性。增加水杯架，遮阳伞，婴儿座等多功能设计，增加用户日常出行的便捷性。
项目展示：
来源 | 材料学院学生科协
编辑 | 黄珂
校对 | 费恩钰
审核 | 董磊
