一体化电动液压动力单元的轻量化研究

【摘要】传统的液压动力单元一般是将电动机和液压泵由联轴器连接在一起,呈现“三段式”的离散结构,这种结构存在结构复杂、质量大、噪声大、效率低、存在潜在的外泄漏等缺点。本课题研究的一体化电动液压动力单元是将电动机与液压泵集成为一体的新一代液压动力单元,它具有低噪声、无外泄漏、结构紧凑等优点,与传统动力单元相比,它在结构尺寸上约减小了一半,且质量也大大减小。而该液压动力单元还可以进行基于壳体的轻量化设计,使得它不仅能够适应航空航天、船舶机械等特殊的应用领域,同时能够达到节能环保的目标。本文针对课题组研制出的一体化电动液压动力单元轻量化的问题,通过理论分析结合ANSYS软件的数值模拟,对液压动力单元壳体的强度、刚度进行分析,并通过采用轻质材料替换原壳体材料、改进壳体构件尺寸的方法来进行轻量化设计。由于出油口压盖存在着疲劳破坏的危险,故分别对不同型号铝合金材料的压盖进行疲劳寿命分析。研究分析发现,液压动力单元原壳体结构的强度、刚度和疲劳寿命都很高,其壳体的轻量化改进具有很大的空间；通过对轻量化壳体的强度、刚度与疲劳分析,结合材料密度、成本等因素选出最优材料为6061型铝合金。采用6061铝合金后,壳体质量减小了70.1%,可见轻量化设计具有明显的效果。本论文的主要内容如下：第1章,阐述了本课题的研究背景、目的和意义；概述了液压动力单元在国内、外的发展概况及本课题组对于一体化电动液压动力单元的研究成果；最后概括了本文的主要研究内容。第2章,介绍了一体化电动液压动力单元的结构,并简要介绍了其工作原理,运用结构静力学理论阐述了结构强度、刚度、疲劳寿命的计算和分析的机理；介绍了轻量化设计的原理,包括轻质材料的介绍与选用、多种不同材料连接问题等。第3章,针对一体化电动液压动力单元壳体的结构进行较为系统的静力分析。通过运用ANSYS仿真分析了壳体各零部件的强度、刚度；针对壳体上的连接件进行了连接强度分析；液压泵出口存在压力脉动,故对出油口压盖进行了疲劳寿命分析。结果表明液压动力单元各零部件在轻量化改进方面有较大空间。第4章,通过采用轻质材料、减小结构尺寸的方法对液压电机泵进行了基于壳体的轻量化设计。计算分析了对轻量化壳体的强度与刚度,分析了异种材料的连接强度,并分别对四种型号铝合金材料的出油口压盖进行疲劳寿命计算。最后通过对比轻量化壳体的计算结果,结合不同型号铝合金的屈服强度、密度、价格等因素进行综合分析,选取出最优的替换材料为6061型铝合金。
【作者】王文璐；
【导师】冀宏；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】一体化电动液压动力单元；轻量化；壳体；结构静力分析；铝合金；

【参考文献】
[1]张晨.山东中烟工业公司“泰山”品牌战略研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[2]王咏梅,陈家琪,耿玉良.一种可交互的数据清洗系统[J].计算机工程与设计,2005,04:955-957.
[3]金晓.基于图形化定制的语义搜索系统的设计与实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[4]郭伟.珠江口盆地白云凹陷东北部珠海组SQ5沉积体系分析[D].成都理工大学,矿产普查与勘探,2013,硕士.
[5]陈育平.中国通信市场现状及走势分析[J].通信世界.2003(03)
[6]苟宇.行为资产定价理论与实证研究[D].西南财经大学,2005.
[7]董婷.基于PANI/Nd_2O_3双层异质结光伏器件的制作与性能研究[D].东北大学,物理化学,2010,硕士.
[8]姚国军.阀上实验室与安培法联用技术的研究[D].扬州大学,分析化学,2011,硕士.
[9]刘海燕.鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区地质构造特征及其铀成矿意义[D].西北大学,矿产普查与勘探,2014,硕士.
[10]董莉.夹脊电针结合腰痛颗粒剂治疗腰椎间盘突出症的临床观察与实验研究[D].湖北中医药大学,针灸推拿学（专业学位）,2013,硕士.
[11]李航敏.中国高等教育服务贸易发展研究[D].对外经济贸易大学,世界经济,2014,博士.
[12]李云岭.基于栅格模型的海洋渔业GIS研究[D].山东科技大学,2003.
[13]疏华茂.我国行政赔偿制度分析和对策研究[D].安徽大学,法律,2003,硕士.
[14]王林.后金融危机时期中国对外直接投资影响因素分析[D].天津财经大学,国际贸易学,2012,硕士.
[15]杨慧.成都市生态经济建设的探索研究[D].成都理工大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[16]吉芳芳.小汽车通勤出行方式向公共交通转移模型研究[D].北京交通大学,2014.
[17]王璋.大型门座起重机河道度汛设防的关键技术研究[D].西南交通大学,机械工程,2013,硕士.
[18]何然.基于遗传算法的船舶辅助抗沉系统实现[D].华中科技大学,船舶与海洋工程,2013,硕士.
[19]万欣.石墨烯杂化光催化剂的研究[D].大连海事大学,2012.
[20]王俊秋.虹影小说的追寻情结解读[D].吉林大学,中国现当代文学,2004,硕士.
[21]李晶.强化工伤保险的工伤预防功能研究[D].河北大学,社会保障,2014,硕士.
[22]夏六兵.2500t工程起重船起重控制系统的研究[D].江苏科技大学,控制工程,2014,硕士.
[23]杨静.我国在欧专利的产出效率分析[D].山西财经大学,统计学,2013,硕士.
[24]曹桂均,林通源,杨华昌,熊志勇,李凯.青藏铁路接近连续式无线机车信号系统的研究[J].中国铁路.2003(04)
[25]张伟伟.超音速、高超音速非线性气动弹性问题研究[D].西北工业大学,流体力学,2004,硕士.
[26]付丰瑞.基于语义网的3G图书检索系统的设计与实现[D].东北大学,计算机软件与理论,2011,硕士.
[27]李孟刚.产业安全理论的研究[D].北京交通大学,2006.
[28]周钰珺.安氏Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类错（牙合）畸形的病例分析[D].福建医科大学,口腔医学,2014,硕士.
[29]李雨珖.钛酸锶钡电介质陶瓷的制备及其性能的研究[D].大连工业大学,材料物理与化学,2010,硕士.
[30]张笑盈.耗散结构理论视野下的高校课程群建设研究[D].西南大学,课程与教学论,2014,硕士.
[31]萨如拉.蒙古语授课大学生就业现状及对策研究[D].内蒙古师范大学,马克思主义基本原理,2012,硕士.
[32]曹文浩.非羁押性强制措施问题研究[D].太原科技大学,诉讼法学,2013,硕士.
[33]李琴.湖湘地区独立式住宅生态设计研究[D].湖南师范大学,设计艺术学,2013,硕士.
[34]刘艳,高倩,顾雪平.基于目标规划的网架重构路径优化方法[J].电力系统自动化,2010,11:33-37.
[35]李立园.汉语全称量词与否定词之间辖域关系的在线理解[D].上海外国语大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[36]许瑜.非物质文化遗产在高校德育中的运用研究[D].华侨大学,马克思主义理论,2014,硕士.
[37]蔡伟.45钢和304不锈钢QPQ复合处理研究[D].常州大学,材料加工工程,2012,硕士.
[38]钱晔.一种软件演化过程建模、性质验证及性能分析方法[D].云南大学,系统分析与集成,2014,博士.
[39]孙江月.电视离真情有多远—相亲节目伦理问题研究[D].中国艺术研究院,广播电视艺术学,2012,硕士.
[40]汪诗琪.低级别脑胶质瘤中IDH1基因突变与Hif-1α基因表达水平关系的研究[D].西北大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[41]郝颖.续断苷元胶囊对原发性高脂血症（痰浊阻遏证）患者中医证候的影响[D].黑龙江中医药大学,中医学（专业学位）,2013,硕士.
[42]黎潮.水刺医用敷料的研究与开发[D].天津工业大学,材料学,2004,硕士.
[43]张杰丽.大学生权利意识教育研究[D].南京师范大学,思想政治教育,2012,硕士.
[44]耿少华.《日本的外交》翻译实践报告[D].曲阜师范大学,翻译（专业学位）,2013,硕士.
[45]蒋向东.航天单位后勤改革与发展研究[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[46]杨阳.翻译美学视角下的俄语商标词翻译[D].上海外国语大学,俄语语言文学,2013,硕士.
[47]钱继锋,朱晓宁,谢霞.“岸桥—集卡—堆场”双向作业协同模型[J].交通运输系统工程与信息,2014,02:138-143.
[48]何薇.新疆高职院校外聘教师管理系统的设计与实现[D].大连理工大学,计算机技术（专业学位）,2012,硕士.
[49]程微微.安徽省贫困地区学龄前儿童成长调查报告[D].安徽大学,社会工作,2014,硕士.
[50]董丽君.我国精神病人行政强制治疗法律制度研究[D].湘潭大学,诉讼法,2014,博士.