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        TRIZ創(chuàng)新方法之全浮式半軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)

        2020-09-10 07:22:44干慧
        內(nèi)燃機(jī)與配件 2020年15期
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)新優(yōu)化

        干慧

        摘要:利用TRIZ創(chuàng)新方法,對(duì)全浮式半軸的材質(zhì)、加工工藝、受力情況等各個(gè)方面進(jìn)行分析,找到它發(fā)生故障的主要原因,并找到相對(duì)應(yīng)的解決方案,提前做好預(yù)防,不斷完善全浮式半軸的性能,提高產(chǎn)品的安全性。

        關(guān)鍵詞:TRIZ;創(chuàng)新;全浮式半軸;優(yōu)化

        0 ?引言

        運(yùn)用TRIZ創(chuàng)新方法分析半軸的故障,找到系統(tǒng)中存在的矛盾,有針對(duì)性的制定解決方案,可以有效的提升產(chǎn)品質(zhì)量。

        1 ?描述問題

        1.1 問題初始情境描述:完整描述系統(tǒng)的工作原理

        全浮式半軸的花鍵與差速器總成中的半軸齒輪花鍵配合,通過齒與齒的嚙合來傳遞力矩,全浮式半軸的法蘭盤與輪轂總成端面用螺栓固定,半軸齒輪帶動(dòng)全浮式半軸轉(zhuǎn)動(dòng),全浮式半軸將主減速器總成輸出的力矩傳遞到輪邊,從而驅(qū)使輪胎轉(zhuǎn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)整車正常行駛。

        1.2 系統(tǒng)當(dāng)前存在的主要問題

        這種型號(hào)的全浮式半軸常用在重卡上,但在使用過程中常發(fā)生斷裂的故障。

        2 ?系統(tǒng)分析

        全浮式半軸的一端是圓盤狀的凸緣,通過半軸螺栓與輪轂總成的端面配合連接,全浮式半軸的另一端是花鍵,它與差速器總成內(nèi)的半軸齒輪花鍵嚙合,與橋殼總成不直接接觸。系統(tǒng)模型具體描述了系統(tǒng)中包含哪些組件,以及它們相互間的關(guān)系,并得出導(dǎo)致全浮式半軸斷裂可能的五個(gè)功能因素(見圖1)。

        ①全浮式半軸的強(qiáng)度不足。②潤(rùn)滑油牌號(hào)選擇不合理或質(zhì)量有問題。③螺栓的擰緊力矩不合理。④半軸齒輪與全浮式半軸的花鍵配合度低。⑤全浮式半軸與輪轂總成的同軸度不匹配。

        3 ?因果分析

        全浮式半軸因果分析因果分析一(見圖2)。

        全浮式半軸因果分析因果分析二(見圖3)。

        全浮式半軸因果分析因果分析三(見圖4)。

        通過構(gòu)建一系列的因果鏈,讓我們更加清晰的看到了全浮式半軸斷裂的根本原因,為解決故障找到入手點(diǎn):

        ①全浮式半軸原材料不合格;②全浮式半軸熱處理不合理,有不穩(wěn)定性;③機(jī)床、夾具、刀具等輔具精度不足;④工人培訓(xùn)、經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致的操作失誤;⑤加油量不符合要求;⑥顆粒等雜質(zhì)的影響;⑦螺栓力矩不合理或者不符合設(shè)計(jì)要求;⑧因經(jīng)驗(yàn)不足等因素導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理;⑨超載、運(yùn)輸環(huán)境惡劣。

        4 ?矛盾分析-技術(shù)矛盾

        結(jié)合系統(tǒng)分析和因果分析的結(jié)果,通過矛盾分析法找到解決方案:

        技術(shù)矛盾1:根據(jù)因果分析,全浮式半軸硬度不足的原因之一是使用的原材料不合理。通過采用機(jī)械性能更好的原材料可以提高全浮式半軸的硬度,但顯然會(huì)增加成本。

        改善的參數(shù):強(qiáng)度;

        惡化的參數(shù):使用的方便性。

        通過查找創(chuàng)新原理,選擇適用于本項(xiàng)目的40號(hào)原理:復(fù)合材料原理。

        備選方案1:采用先進(jìn)的材料制備技術(shù),根據(jù)需要制造新型的全浮式半軸原材料。

        技術(shù)矛盾2:根據(jù)因果分析,影響全浮式半軸硬度不足的其中一個(gè)因素是熱處理不合理,有不穩(wěn)定性。通過購(gòu)買先進(jìn)熱處理設(shè)備可以改善熱處理程度,但顯然會(huì)增加成本。

        改善的參數(shù):強(qiáng)度;

        惡化的參數(shù):可制造性。

        通過查找創(chuàng)新原理,選擇適用于本項(xiàng)目的10號(hào)原理:預(yù)先作用原理。

        備選方案2:改進(jìn)全浮式半軸的熱處理工藝。

        技術(shù)矛盾3:根據(jù)因果分析,全浮式半軸精度不足的第一個(gè)原因是輔具精度不足。通過刀具刃磨、加工設(shè)備維護(hù)等方式可以改變加工精度,但顯然會(huì)導(dǎo)致成本增加。

        改善的參數(shù):制造的準(zhǔn)確度;

        惡化的參數(shù):物質(zhì)的浪費(fèi)。

        通過查找創(chuàng)新原理,選擇適用于本項(xiàng)目的24號(hào)原理:中介物原理。

        備選方案3:委托第三方進(jìn)行前處理,減少加工工序,從而降低對(duì)刀具等輔具的磨損,間接的提高全浮式半軸的質(zhì)量。

        技術(shù)矛盾4:根據(jù)因果分析,全浮式半軸精度不足的第二個(gè)原因是工人培訓(xùn)、經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致的操作失誤。通過加強(qiáng)對(duì)操作工的培訓(xùn)、提供大量的實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)來提高員工的熟練度,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量,但顯然會(huì)導(dǎo)致成本增加。

        改善的參數(shù):結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;

        惡化的參數(shù):時(shí)間的浪費(fèi)。

        通過查找創(chuàng)新原理,選擇適用于本項(xiàng)目的28號(hào)原理:機(jī)械系統(tǒng)的置換原理。

        備選方案4:通過引入先進(jìn)的加工及裝配設(shè)備等,來提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

        技術(shù)矛盾5:根據(jù)因果分析,全浮式半軸斷裂的其中一個(gè)原因是它的結(jié)構(gòu)不合理。通過改變?nèi)∈桨胼S的整體形狀結(jié)構(gòu)來增加強(qiáng)度,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量,但會(huì)使得全浮式半軸的整體制造難度加大。

        改善的參數(shù):強(qiáng)度;

        惡化的參數(shù):可制造性差。

        通過查找創(chuàng)新原理,選擇適用于本項(xiàng)目的3號(hào)原理:局部質(zhì)量原理。

        備選方案5:通過統(tǒng)計(jì)分析全浮式半軸的故障,找到其薄弱點(diǎn),有針對(duì)性的對(duì)全浮式半軸局部進(jìn)行加強(qiáng)。

        5 ?結(jié)論

        運(yùn)用TRIZ理論,對(duì)全浮式半軸的故障原因進(jìn)行了多方位,多角度的分析與研究,從而找到了提升全浮式半軸質(zhì)量的五種解決方案(見表1),我們需要根據(jù)實(shí)際加工和使用情況來進(jìn)行合理的選擇。

        參考文獻(xiàn):

        [1]本書編委會(huì).熱處理手冊(cè)[M].二版.機(jī)械工業(yè)出版社,1992.

        [2]袁哲俊,王先逵主編.精密和超精密加工技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

        [3]劉訓(xùn)濤,曹賀,陳國(guó)晶主編.TRIZ理論及應(yīng)用[M].北京大學(xué)出版社,2011.

        [4]潘承怡,姜金剛主編.TRIZ實(shí)戰(zhàn):機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及實(shí)例[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2019.

        [5]創(chuàng)新方法研究會(huì),中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心.創(chuàng)新方法教程(中級(jí))[M].高等教育出版社,2012.

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