基于能量节约的液压缸产品改进设计与研究

论文摘要

能源和环境是21世纪全球备受关注的话题。随着世界人口的增长和生活水平的提高,人们对能源的需求也相应增加。增加的能量消耗加速了环境问题,并刺激了人们对降低成本和环境负担新产品的需求。液压缸是工程机械和现代机械设备必不可少的传动设备,液压缸的泄漏和效率低是造成液压设备环境污染和能耗高的主要原因。现代机械设备的快速发展,迫切需要研究高效节能、安全、寿命长、无泄漏的液压缸。本文深入研究了节能设计的关键技术,提出了基于能量节约的产品设计与改进过程,并应用该过程对液压缸进行了改进,为工程设计人员提供了一种可行的创新设计方法。主要研究内容包括：(1)本文系统综述了能量节约设计的必要性、研究现状以及在研究过程中存在的问题；提出在以节能为目标的产品设计过程中,与其他设计产生冲突时用TRIZ理论解决。简单概括了TRIZ理论、QFD理论以及二者结合的研究现状与研究成果。(2)建立了基于能量节约的产品设计框架,在整个设计过程中,WBCSD发布的七个环境因素始终作为设计的第一要素。详细研究设计框架中的概念设计过程。(3)详细研究了AHP计算QFD中顾客需求重要度的方法以及建立HOQ的步骤,并提出用TRIZ理论中的矛盾矩阵解决具有高重要度技术需求之间的设计冲突；提出了能量因子的概念以及识别能量因子的方法、原则等,对产品生命周期各阶段的能量消耗进行了分析。构建多目标决策模型以便于优化能量因子以及其它设计参数。(4)对工程机械常用液压缸的结构、运动原理等做了简单的研究,对本文提出的基于能量节约的产品设计框架及其关键技术进行了验证,在此基础上从需求转换、能耗计算、功能分析、泄漏量计算以及多目标决策等角度出发对工程机械常用液压缸进行了的改进。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 能量节约的研究概况
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 能量节约设计的研究综述
• 1.1.3 能量节约设计研究存在的问题
• 1.2 TRIZ论研究概述
• 1.2.1 TRIZ理论概述
• 1.2.2 TRIZ论主要研究内容
• 1.2.3 TRIZ的发展趋势
• 1.3 QFD方法研究概述
• 1.3.1 QFD方法概述
• 1.3.2 TRIZ理论与QFD方法集成的国内研究
• 1.4 本课题的研究背景及主要内容
• 1.4.1 本课题的研究背景
• 1.4.2 本论文主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 2 基于能量节约的产品设计框架
• 2.1 产品设计的一般过程
• 2.2 基于能量节约的产品设计过程
• 2.2.1 需求分析和理想解的确定
• 2.2.2 概念设计
• 2.2.3 技术设计以及详细设计
• 2.2.4 设计方法的有效性验证
• 2.3 液压缸综述
• 2.3.1 液压缸的分类
• 2.3.2 液压缸的原理
• 2.3.3 液压缸的组成零件
• 2.4 本章小结
• 3 基于QFD的能量节约型产品需求转换
• 3.1 引言
• 3.2 质量屋HOQ
• 3.2.1 顾客需求的分析
• 3.2.2 顾客需求重要度的评判
• 3.2.3 HOQ的计算
• 3.3 液压缸的节能需求转换
• 3.3.1 液压缸的HOQ
• 3.3.2 密封件的HOQ
• 3.4 本章小结
• 4 产品生命周期的能量分析计算
• 4.1 引言
• 4.2 能量因素与能量因子
• 4.2.1 基本概念
• 4.2.2 能量因素的识别
• 4.2.3 能量因子的量化表达
• 4.3 全生命周期能量消耗分析
• 4.3.1 原材料能耗
• 4.3.2 产品加工能耗
• 4.3.3 产品装配能耗
• 4.3.4 产品使用能耗
• 4.3.5 产品维修能耗
• 4.3.6 产品回收再处理能耗
• 4.3.7 产品运输能耗
• 4.3.8 产品生命周期能量因子
• 4.4 液压缸的全生命周期能量消耗
• 4.4.1 液压缸的结构分析
• 4.4.2 液压缸生命周期的能耗
• 4.4.3 液压缸能量因子的提取
• 4.5 本章小结
• 5 基于能量节约的液压缸改进设计
• 5.1 液压缸能量节约设计参数
• 5.2 基于能量节约的液压缸改进设计
• 5.2.1 集成QFD/TRIZ理论的能量节约冲突设计参数解决
• 5.2.2 基于TRIZ/功能分析的液压缸节能设计
• 5.2.3 基于减少泄漏量的液压缸节能设计
• 5.2.4 基于能量节约的液压缸结构改进
• 5.3 新型液压缸的全生命周期能量消耗
• 5.4 基于多目标决策的液压缸设计选择
• 5.4.1 多目标决策模型
• 5.4.2 基于能量节约的多目标决策模型
• 5.4.3 液压缸产品的多目标决策
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 7 展望
• 8 参考文献
• 9 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 10 致谢