TRIZ創新方法全浮式半軸優化設計

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摘要：利用triz創新方法，對全浮式半軸的材質、加工工藝、受力情況等各個方面進行分析，找到它發生故障的主要原因，并找到相對應的解決方案，提前做好預防，不斷完善全浮式半軸的性能，提高產品的安全性。

關鍵詞：TRIZ；創新；全浮式半軸；優化

引言

運用TRIZ創新方法分析半軸的故障，找到系統中存在的矛盾，有針對性的制定解決方案，可以有效的提升產品質量。

1描述問題

1.1問題初始情境描述：

完整描述系統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，半軸齒輪帶動全浮式半軸轉動，全浮式半軸將主減速器總成輸出的力矩傳遞到輪邊，從而驅使輪胎轉動，驅動整車正常行駛。

1.2系統當前存在的主要問題

這種型號的全浮式半軸常用在重卡上，但在使用過程中常發生斷裂的故障。

2系統分析

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，它與差速器總成內的半軸齒輪花鍵嚙合，與橋殼總成不直接接觸。系統模型具體描述了系統中包含哪些組件，以及它們相互間的關系，并得出導致全浮式半軸斷裂可能的五個功能因素（見圖1）。①全浮式半軸的強度不足。②潤滑油牌號選擇不合理或質量有問題。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：①全浮式半軸原材料不合格；②全浮式半軸熱處理不合理，有不穩定性；③機床、夾具、刀具等輔具精度不足；④工人培訓、經驗不足導致的操作失誤；⑤加油量不符合要求；⑥顆粒等雜質的影響；⑦螺栓力矩不合理或者不符合設計要求；⑧因經驗不足等因素導致的結構設計不合理；⑨超載、運輸環境惡劣。

4矛盾分析-技術矛盾

結合系統分析和因果分析的結果，通過矛盾分析法找到解決方案：技術矛盾1：根據因果分析，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，但顯然會增加成本。改善的參數：強度；惡化的參數：使用的方便性。通過查找創新原理，選擇適用于本項目的40號原理：復合材料原理。備選方案1：采用先進的材料制備技術，根據需要制造新型的全浮式半軸原材料。技術矛盾2：根據因果分析，影響全浮式半軸硬度不足的其中一個因素是熱處理不合理，有不穩定性。通過購買先進熱處理設備可以改善熱處理程度，但顯然會增加成本。改善的參數：強度；惡化的參數：可制造性。通過查找創新原理，選擇適用于本項目的10號原理：預先作用原理。備選方案2：改進全浮式半軸的熱處理工藝。技術矛盾3：根據因果分析，全浮式半軸精度不足的第一個原因是輔具精度不足。通過刀具刃磨、加工設備維護等方式可以改變加工精度，但顯然會導致成本增加。改善的參數：制造的準確度；惡化的參數：物質的浪費。通過查找創新原理，選擇適用于本項目的24號原理：中介物原理。備選方案3：委托第三方進行前處理，減少加工工序，從而降低對刀具等輔具的磨損，間接的提高全浮式半軸的質量。技術矛盾4：根據因果分析，全浮式半軸精度不足的第二個原因是工人培訓、經驗不足導致的操作失誤。通過加強對操作工的培訓、提供大量的實訓機會來提高員工的熟練度，從而提高產品質量，但顯然會導致成本增加。改善的參數：結構的穩定性；惡化的參數：時間的浪費。通過查找創新原理，選擇適用于本項目的28號原理：機械系統的置換原理。備選方案4：通過引入先進的加工及裝配設備等，來提高產品結構的穩定性。技術矛盾5：根據因果分析，全浮式半軸斷裂的其中一個原因是它的結構不合理。通過改變全浮式半軸的整體形狀結構來增加強度，從而提高產品質量，但會使得全浮式半軸的整體制造難度加大。改善的參數：強度；惡化的參數：可制造性差。通過查找創新原理，選擇適用于本項目的3號原理：局部質量原理。備選方案5：通過統計分析全浮式半軸的故障，找到其薄弱點，有針對性的對全浮式半軸局部進行加強。

5結論

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

參考文獻：

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[5]創新方法研究會，中國21世紀議程管理中心.創新方法教程（中級）[M].高等教育出版社，2012.

作者：干慧 單位：合肥職業技術學院