王日君　李壯

摘要：針對目前彈簧減震器的減震性能不足，而減震性能更好的液壓減震器和氣壓減震器中的內(nèi)外腔結(jié)構(gòu)和閥門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的問題，通過分析現(xiàn)有問題并利用TRIZ理論中的沖突矩陣與發(fā)明原理，分別運用預(yù)先作用原理、復(fù)制原理、參數(shù)變化原理進行分析設(shè)計出一款減震性能相對較高、結(jié)構(gòu)相對簡單的減震器。

關(guān)鍵詞：TRIZ;減震器;沖突矩陣;發(fā)明原理

1? 引言

減震器裝置可以用來減少力傳遞過程中沖擊與震動，我們熟知并且常見的減震器廣泛運用于汽車、特種車輛、艦船和有一些減震需求的器械上，甚至在電動車，自行車上也會通過一些簡易的減震裝置來為我們的出行增加舒適度[1][2]。但是目前機械式減震器中普通的彈簧減震器的減震性能不夠理想，性能更好的液壓、氣壓減震器中的內(nèi)外腔結(jié)構(gòu)和閥門系統(tǒng)增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，而近些年出現(xiàn)的磁流體減震器價格相對昂貴，所以需要一款減震性能相對較高、而結(jié)構(gòu)相對簡單的減震器[3]。

2? TRIZ發(fā)明原理

發(fā)明問題解決理論（TRIZ）作為一種有效的創(chuàng)新設(shè)計理論與方法，起源于前蘇聯(lián)，而后發(fā)展于歐美，是由阿奇舒勒在研究了大量專利后所得到的一種普適性理論。TRIZ理論經(jīng)過了多年的發(fā)展與完善，目前已經(jīng)在眾多外國大型企業(yè)中應(yīng)用于設(shè)計研發(fā)產(chǎn)品，其可以有效提升人們的創(chuàng)新能力并且可以快速解決眾多行業(yè)的技術(shù)與管理難題。TRIZ主要包括40個發(fā)明原理，分離原理，76個標準解等九大體系，本文主要應(yīng)用40個發(fā)明原理對減震器進行改進設(shè)計與分析。使用發(fā)明原理解決問題的應(yīng)用流程是首先對現(xiàn)有實際問題進行分析，將一般性問題轉(zhuǎn)化為標準的技術(shù)沖突，由沖突矩陣查找相應(yīng)的發(fā)明原理，依據(jù)所得到的發(fā)明原理，結(jié)合領(lǐng)域經(jīng)驗，最終分析得到相應(yīng)的解決方案。

3? 基于發(fā)明原理的減震器的創(chuàng)新設(shè)計

目前應(yīng)用較廣的減震方式一般有彈簧減震、液壓減震、氣壓減震幾種主要形式，而目前一般在自行車，電動車上通常使用純彈簧減震，雖然機構(gòu)簡單，但是當(dāng)使用者騎行通過凹凸路面時顛簸感依然較大，減震效果不夠理想，而在減震要求更高的機械中一般采用結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、性能也更好的液壓減震器或者是氣壓減震器，所以想要提高減震器性能，就會導(dǎo)致減震器結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。通過以上分析可知改善的參數(shù)是No.10力，而惡化的參數(shù)是No.36系統(tǒng)的復(fù)雜性。通過查沖突矩陣表可知可以參考的發(fā)明原理有No.10預(yù)先作用原理、No.18機械振動原理、No.26復(fù)制原理、No.35參數(shù)變化原理。

No.10預(yù)先作用原理是指另一件事件發(fā)生前，預(yù)先執(zhí)行該作用的全部或者一部分。減震器的工作原理就是一端受到?jīng)_擊力經(jīng)過彈簧或其他方式減震后將弱化沖擊后的力傳遞給另一端。而在減震器中可以通過下彈簧連接復(fù)合桿，復(fù)合桿連接上彈簧，并且預(yù)先在減震器中添加液體，通過彈簧受力伸縮、復(fù)合桿外伸的阻力板小孔與液體摩擦、阻力板在運動過程中推動的液體流動復(fù)合作用來達到緩沖吸能的作用，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

No.26復(fù)制原理是通過復(fù)制來代替成本過高或者不方便使用的物體。在本減震器的設(shè)計中，除了彈簧起到減震作用外，另一個在減震器中起到重要作用的結(jié)構(gòu)就是阻力板，在減震器初步設(shè)計中設(shè)置有一個阻力板結(jié)構(gòu)，所以可以采用通過增加復(fù)合桿上阻力板的個數(shù)的方式來增加復(fù)合桿移動時的阻力，當(dāng)只有一個阻力板時，一定體積的液體通過阻力板的小孔來產(chǎn)生阻力，如圖2所示當(dāng)有多個阻力板存在時，上述過程會重復(fù)多次，進而可以提高減震器整體減震效果。

No.35參數(shù)變化原理就是通過改變對象或者系統(tǒng)的屬性來達到某些目的的方法。在本設(shè)計中，除了彈簧提供緩沖外就是套筒中的液體流過阻力板的小孔產(chǎn)生阻力來實現(xiàn)緩沖吸能的功能，而液體粘性越大，其運動粘性越小，所能產(chǎn)生的阻力也就越小，相比于液壓油，水的粘性更小，所以本設(shè)計中套筒內(nèi)的液體采用水。而為了減少復(fù)合桿由于反復(fù)與水相對運動所產(chǎn)生的腐蝕，可以通過預(yù)先在復(fù)合桿上增加抗腐蝕涂層來實現(xiàn)。

通過以上分析，總體減震器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其工作原理是當(dāng)沖擊力傳遞給減震器下蓋后，減震器下蓋帶動減震器套筒與其中的液體介質(zhì)向上運動，由下彈簧減緩部分沖擊，復(fù)合桿受到力之后向上運動，通過復(fù)合桿底部的展出的阻力板部分與水有相對向下的運動趨勢以及相對運動所產(chǎn)生的阻力抵消，減緩沖擊。由上彈簧帶動套筒向上運動進而帶動水向上運動，并對復(fù)合桿施加向下的力，增加水阻抵消沖擊的程度，進而可以達到整體的吸收沖擊、減緩震動的作用。

參考文獻

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[2]江蘇振龍減震器有限公司. 電動滑板車前減震器：CN202020746263.8[P]. 2021-03-12.

[3]王婉瑩，張金萍. 減震器的研究現(xiàn)狀[J]. 機械工程師，2020（5）：29-30，33.

[4]王日君，張敬凱，吳曉，等. 基于TRIZ的吊軌式自動送餐設(shè)備的改進設(shè)計[J]. 科技創(chuàng)新與品牌，2020（1）：77-78. DOI：10.3969/j.issn.1673-940X.2020.01.026.

[5]張明勤，范存禮，王日君，張士軍.TRIZ入門100問一TRIZ創(chuàng)新工具導(dǎo)引[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2012.

責(zé)編/馬銘陽