基于技术演进与FEA的产品创新设计及其应用研究

论文摘要

在竞争日益激烈的国际市场环境下,产品创新设计成为企业赢得市场、获取利润、争取生存和发展空间的重要技术。本文深入研究了产品快速创新设计的关键技术,提出了基于TRIZ技术进化理论和有限元分析(FEA)的创新设计过程模型,并应用该模型对液压缸往复密封进行了创新设计及创新结构模型合理性的评价。为工程设计人员提出了一种可行的创新设计方法。主要研究内容包括:(1)本文系统评述了国内外先进的创新设计理论,提出了基于TRIZ技术进化理论与FEA集成的创新设计过程模型。该模型使产品概念设计阶段产品创新概念的产生与创新方案的评价,成为可操作的过程,使产品快速创新设计成为可能。(2)建立了基于TRIZ技术进化理论产生创新概念解的方法和步骤。归纳和总结出常用的机械产品的进化路线,提出了利用技术进化路线和进化潜能图产生创新设计方案的方法,为产品的改进和创新设计提供了具体的实施方案。(3)抽象出液压缸往复密封的S进化曲线,确定了当前液压往复密封的进化位置和未来往复密封的开发方向;提出了液压往复密封可能的改进设计方向,并细化了三种改进设计结构模型。(4)提出了基于有限元分析的概念设计评价模型,构建了基于有限元分析软件ANSYS的往复密封改进设计模型的评价方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 产品创新简介
• 1.1.1 现代企业新产品开发的概念
• 1.1.2 技术创新研究概述
• 1.1.3 产品创新研究概述
• 1.2 产品创新设计技术概述
• 1.2.1 创新设计的定义
• 1.2.2 产品创新设计的发展历程和研究现状
• 1.2.3 产品创新设计的发展趋势
• 1.3 TRIZ技术研究概述
• 1.3.1 TRIZ技术的概况
• 1.3.2 TRIZ技术的主要理论体系
• 1.3.3 TRIZ技术的发展趋势
• 1.4 有限元概述
• 1.4.1 有限元法简介
• 1.4.2 有限元分析软件ANSYS简介
• 1.5 本课题的研究背景及内容
• 1.6 本章小结
• 2 基于TRIZ技术进化理论和FEA的创新设计过程模型
• 2.1 引言
• 2.2 产品概念设计理论方法概述
• 2.2.1 试凑法
• 2.2.2 头脑风暴法（Brainstorming）
• 2.2.3 质量功能配置（QFD）
• 2.2.4 Palh及Beitz的设计理论
• 2.2.5 公理化设计理论
• 2.2.6 TRIZ理论
• 2.3 基于TRIZ技术进化理论和FEA的创新设计过程模型
• 2.3.1 基于TRIZ技术进化理论的创新方案构思
• 2.3.2 基于ANSYS的概念设计方案评价
• 2.4 本章小结
• 3 基于TRIZ技术进化理论的创新设计解产生过程
• 3.1 引言
• 3.2 基于TRIZ技术进化理论的创新设计解产生过程
• 3.3 产品核心技术进化过程及成熟度预测
• 3.3.1 产品核心技术
• 3.3.2 产品核心技术成熟度预测
• 3.4 产品进化模式与进化路线
• 3.4.1 Petrov的技术进化定律
• 3.4.2 Darrell的直接进化理论（DE）
• 3.5 设计方案的提出
• 3.6 本章小结
• 4 工程实例:液压往复密封改进设计
• 4.1 引言
• 4.2 液压往复密封结构进化过程分析
• 4.3 液压往复密封的进化路线
• 4.4 液压往复密封的进化潜能图
• 4.5 液压往复密封的创新设计解
• 4.6 本章小结
• 5 液压往复密封的ANSYS概念评价
• 5.1 引言
• 5.2 有限元分析模型
• 5.2.1 密封圈的材料特性
• 5.2.2 基本假设
• 5.3 计算结果及分析
• 5.4 液压缸移动密封的ANSYS概念设计评价
• 5.4.1 液压活塞杆动态密封机理
• 5.4.2 创新设计模型
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 7 展望
• 8 参考文献
• 9 论文发表情况
• 10 致谢