程虎 董影 宗濤 陳艷華

摘要：在新形勢下，艦船操控臺要求實現(xiàn)操控臺模塊的快速拆裝功能，以滿足裝備整機的快速恢復(fù)和操控需求。針對裝備用戶需求，基于TRIZ理論對操控臺模塊鎖緊機構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行了研究，找到了設(shè)計思路，綜合考慮成本、可靠性以及武器裝備作戰(zhàn)環(huán)境因素等多個維度形成了概念方案，并進(jìn)行了設(shè)計研制，滿足了顧客需求。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論；操控臺模塊；鎖緊機構(gòu)

中圖分類號：U674? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2023）10-0032-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.10.009

0? ? 引言

TRIZ是俄文Teoriya Resheniya Izobreatatel-skikh Zadatch的縮寫，意思是發(fā)明問題解決理論，翻譯成英文是Theory of Inventive Problem Solving[1-3]，漢語譯作“萃智”。TRIZ是一種有助于科技創(chuàng)新活動的方法論[4-5]，它被認(rèn)為是目前最全面系統(tǒng)地論述發(fā)明創(chuàng)造、實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的新理論，運用這一理論可以大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程，進(jìn)而得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品[6-7]。本文基于TRIZ理論對操控臺模塊鎖緊機構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行了研究，找到了符合要求的方案，并進(jìn)行了設(shè)計研制。

1? ? 問題背景和描述

1.1? ? 問題的背景

目前，操控臺模塊一般通過正面松不脫螺釘固定，如圖1所示，不能實現(xiàn)操控臺模塊的快速拆裝。而操控臺模塊要求便捷拆裝及美觀，因此對臺面模塊快速拆裝和外形美觀的需求也越來越高，傳統(tǒng)的通過松不脫螺釘安裝的方式已漸漸不能滿足客戶需求。

為了可以實現(xiàn)操控臺面模塊的便捷拆裝、外形美觀，同時又可以省去工具的使用，滿足不同情況下的使用需求，需要提供一種專用的小行程鎖緊機構(gòu)。

1.2? ? 問題的描述

1.2.1? ? 定義技術(shù)系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

問題所在技術(shù)系統(tǒng)：松不脫螺釘固定。

該技術(shù)系統(tǒng)的功能：解鎖或鎖定操控臺模塊。

實現(xiàn)該功能的約束有：（1）同軸轉(zhuǎn)入；（2）旋轉(zhuǎn)動力；（3）旋轉(zhuǎn)深度。

1.2.2? ? 當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)存在的問題

通過松不脫螺釘固定，不能實現(xiàn)操控臺模塊的快速拆裝。松不脫螺釘示意圖如圖2所示。

1.2.3? ? 問題或類似問題的現(xiàn)有解決方案及其缺點

類似解決方案：專利CN201821495698.9提供了一種新型按壓式安全長鎖，通過按壓解鎖按鈕，使其脫離或緊扣固定底座，完成解鎖或鎖定，同時在固定鎖組件上設(shè)置有限位裝置，限位裝置可以阻止解鎖按鈕的移動，避免兒童自行輕易將長鎖打開，提高了安全性能。

缺點：無法通過按壓方式實現(xiàn)解鎖，操作上仍不能實現(xiàn)快速解鎖或鎖定。

1.2.4? ? 新系統(tǒng)的要求

能實現(xiàn)快速解鎖或鎖定，成本低，操作簡單。

2? ? 問題分析

2.1? ? 功能分析及系統(tǒng)裁剪

對松不脫螺釘系統(tǒng)進(jìn)行組建分析，如表1所示。

對松不脫螺釘系統(tǒng)進(jìn)行組建相互作用分析，如表2所示。建立功能模型及裁剪，如圖3所示。

通過功能模型分析，確定了導(dǎo)致問題存在的功能因素：螺帽對操控臺模塊的功能不足。

2.2? ? 因果鏈分析

針對當(dāng)前系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行因果鏈分析，如圖4所示。

這是普通的物場分析后的結(jié)果，如此是不可能實現(xiàn)快速鎖定或解鎖功能的，需要改變場合物質(zhì)，引入場F2人力和物質(zhì)鎖定/解鎖裝置S3。

2.3? ? 九屏幕法

繪制松不脫螺釘系統(tǒng)的九屏幕圖，如圖5所示，并根據(jù)九屏幕圖的提示，尋找可能解決的方案。

2.4? ? 最終理想解

繪制最終理想分解表，如表3所示。

3? ? 問題求解

3.1? ? 技術(shù)矛盾

為了提高鎖定或解鎖速度，可以提高壓鎖裝置的自動化程度。

如果提高裝置的自動化程度，雖然可以提高鎖定或解鎖速度，但是會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。改善的參數(shù)為自動化程度，惡化的參數(shù)為系統(tǒng)的復(fù)雜性。由矛盾矩陣表查得發(fā)明原理如表4所示。

采用發(fā)明原理15（動態(tài)特性原理），使壓鎖裝置可動，使其在鎖定或解鎖階段達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

3.2? ? 物理矛盾

為了提高鎖定或解鎖速度，可以提高壓鎖裝置的自動化程度。既希望鎖定/解鎖裝置能夠鎖定，又希望能解鎖。在操控臺模塊工作時壓鎖裝置是鎖定的，在操控臺模塊維修時鎖定/解鎖裝置是解鎖的。

故決定所設(shè)計的鎖定/解鎖裝置采用解決物理矛盾中的時間分離原理，將壓鎖裝置設(shè)計成一個鎖定/解鎖執(zhí)行機構(gòu)和一個控制機構(gòu)，根據(jù)需要來控制狀態(tài)。

4? ? 設(shè)計方案

根據(jù)TRIZ分析過程，選擇動態(tài)特性原理及物理矛盾時間分離原理的方案進(jìn)行設(shè)計，具體設(shè)計方案如下：利用彈簧與連桿相結(jié)合的方式設(shè)計小行程壓鎖機構(gòu)，如圖6所示，包括鎖框架1、連桿2、按鈕3、彈簧4、小軸5、鎖舌6、后蓋板7、上蓋板8、下蓋板9。連桿通過小軸分別安裝在上蓋和下蓋上，安裝后的上蓋和下蓋通過螺釘安裝在鎖框架上，鎖舌通過滑槽安裝到鎖框架上；彈簧裝到按鈕圓槽內(nèi)，按鈕裝到后蓋槽內(nèi)，而后安裝到鎖框架上。按鈕、彈簧分別與鎖舌有讓位設(shè)計，需有適當(dāng)間隙；按鈕與連桿有配合關(guān)系，需有適當(dāng)間隙。

具體實施方式：當(dāng)按壓按鈕3時，按鈕驅(qū)動連桿2繞小軸5運動，此時彈簧4壓縮，連桿帶動鎖舌6縮回，操控臺面上的模塊脫離鎖舌固定后彈出；當(dāng)松開按鈕3時，彈簧4拉伸，驅(qū)動鎖舌6伸出，通過鎖舌固定操控臺面上的模塊。仿真示意圖如圖7所示。

5? ? 結(jié)論

本文對艦船顯控臺顯示器系統(tǒng)存在的顯示器不能快速正面拆裝維修、顯示器不能多角度調(diào)節(jié)問題進(jìn)行了描述，利用系統(tǒng)功能模型分析及裁剪、因果鏈分析、技術(shù)矛盾、物理矛盾、物場模型及標(biāo)準(zhǔn)解九屏幕法等多個工具進(jìn)行分析，尋找設(shè)計思路，綜合考慮成本、難易程度、可靠性以及武器裝備作戰(zhàn)環(huán)境因素等多個維度形成了概念方案，并進(jìn)行了設(shè)計研制，滿足了顧客需求。

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收稿日期：2023-02-03

作者簡介：程虎（1986—），男，湖北武漢人，高級技師，研究方向：無線電裝接。