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.