基于QFD与TRIZ的车用吸附天然气储存装置设计与研究

【摘要】：随着我国经济的不断发展,我国汽车的保有量逐年剧增,汽车的增多在为人们提供方便的同时也带来了一些负面的问题。其一,汽车的主要燃料是汽油,其排放物对我们周围的环境造成了越来越严重的污染；其二,由于石油储量的日益减少,汽油的价格一路攀升,人们使用汽车的负担再在不断增大。相对于汽油来所,天然气价格便宜,对环境的污染也小很多。因此,开发合适的车用天然气储存系统,将天然气代替汽油作为汽车燃料具有很大的经济效益和环保效益。 通过分析对比压缩天然气、液化天然气和吸附天然气三种储存方式后发现,吸附天然气具有储量足够大、储存压力小等特点,比其它两种方式在车用方面更具优势。但目前吸附天然气的储存装置大多仍然采用压缩天然气的普通钢瓶,不能解决吸附天然气作为汽车燃料的一些弊端问题,限制了吸附天然气在车用方面的发展。 为了开发一种新的车用吸附天然气储存装置,本文引进了质量功能展开(QFD)技术和发明问题解决理论(TRIZ)两种技术方法。QFD技术是一种以满足顾客需求为依据,以提高产品质量和市场竞争力为目标的管理式设计方法。其设计理念是使用规范化的质量屋分析模型为依托,先后对产品的概念设计进行需求分析、质量展开、零件展开、工艺展开和生产计划几个阶段的管理设计,以使产品达到一次性设计成功。产品的创新势必引起矛盾的产生,QFD能够良好的指导设计过程,但不能解决设计过程中出现的各种矛盾问题,而TRIZ正是基于定义分析矛盾、解决矛盾来达到创新设计的一种发明创新方法。两种方法各有其优缺点,集成它们的优点进行产品的概念设计正是现代设计理论与方法中较为热门的研究方向之一 本文即是在结合QFD与TRIZ优点的基础上,提出了集成两种方法的产品概念设计模型。利用此设计模型,控制本次产品的设计质量,指导产品的稳健性、创新性设计过程。在概念设计成型的基础上利用三维实体建模软件SolidWorks对车用吸附天然气的储存装置进行了实体建模,并运用该软件对天然气储存装置主体部分做了应力有限元分析,以确定其性能指标达到安全要求。 【关键词】：吸附天然气 QFD TRIZ 概念设计 实体建模 有限元分析
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U463
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 车用天然气储存技术概述10-12
• 1.3 现代创新设计理论与方法12-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第二章 吸附天然气储存原理与现状16-25
• 2.1 ANG储存技术原理与特点16-17
• 2.2 ANG吸附剂的研究现状17-20
• 2.2.1 活性炭吸附剂的结构特性研究18-19
• 2.2.2 高效活性炭吸附剂研发现状19-20
• 2.3 ANG储存技术热效应研究现状20-22
• 2.4 车用ANG储存罐设计研究现状22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 基于QFD与TRIZ集成的概念设计研究25-45
• 3.1 引言25-26
• 3.2 QFD概述与基本原理26-33
• 3.2.1 QFD的起源与发展26-27
• 3.2.2 QFD分析模式的发展27-28
• 3.2.3 QFD的主要分析模型—质量屋28-30
• 3.2.4 质量屋的工作流程30-33
• 3.3 TRIZ概述与基本原理33-41
• 3.3.1 TRIZ的起源与发展33-34
• 3.3.2 TRIZ的主要内容34-40
• 3.3.3 TRIZ解决问题流程40-41
• 3.4 QFD与TRIZ集成的概念设计模型的建立41-44
• 3.4.1 QFD、TRIZ与六西格玛设计41-42
• 3.4.2 QFD与TRIZ集成的概念设计模型42-43
• 3.4.3 QFD与TRIZ集成的概念设计工作流程43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 吸附天然气储存装置概念设计与实体建模45-64
• 4.1 顾客质量需求的确定及重要度分析45-50
• 4.1.1 顾客需求的理解45-46
• 4.1.2 车用ANG储罐质量需求的调查46-47
• 4.1.3 质量需求重要度的确定47-50
• 4.2 基于QFD的ANG储罐质量屋分析50-52
• 4.2.1 工程措施的确定50-51
• 4.2.2 质量屋的建立51-52
• 4.3 基于TRIZ的矛盾问题的解决52-57
• 4.3.1 技术及物理矛盾的确定52-54
• 4.3.2 矛盾的转化与消除54-57
• 4.4 工程措施的参数设计与实体建模57-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 ANG储罐主体有限元分析64-70
• 5.1 分析模型算例的建立64
• 5.2 定义材料64-65
• 5.3 定义约束与载荷65-66
• 5.4 有限元网格的划分66
• 5.5 有限元分析计算66-69
• 5.5.1 应力安全分析67-68
• 5.5.2 安全系数分析68
• 5.5.3 生成算列结果分析报表68-69
• 5.6 本章小结69-70
• 第六章 总结70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-74

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