引言

TRIZ是俄文TeoriyaResheniyaIzobreatatel-skikhZadatch的縮寫(xiě),意思是發(fā)明問(wèn)題解決理論,翻譯成英文是TheoryofInventiveProblemsolving,漢語(yǔ)譯作"萃智"。TRIZ是一種有助于科技創(chuàng)新活動(dòng)的方法論,它被認(rèn)為是目前最全面系統(tǒng)地論述發(fā)明創(chuàng)造、實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的新理論,運(yùn)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。本文基于TRIZ理論對(duì)操控臺(tái)模塊鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)研制。

1問(wèn)題背景和描述

1.1問(wèn)題的背景

目前,操控臺(tái)模塊一般通過(guò)正面松不脫螺釘固定,如圖1所示,不能實(shí)現(xiàn)操控臺(tái)模塊的快速拆裝。而操控臺(tái)模塊要求便捷拆裝及美觀,因此對(duì)臺(tái)面模塊快速拆裝和外形美觀的需求也越來(lái)越高,傳統(tǒng)的通過(guò)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(shí)現(xiàn)操控臺(tái)面模塊的便捷拆裝、外形美觀,同時(shí)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(jī)構(gòu)。

1.2問(wèn)題的描述

1.2.1定義技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

問(wèn)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(tái)模塊。

實(shí)現(xiàn)該功能的約束有:(1)同軸轉(zhuǎn)入:(2)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力:(3)旋轉(zhuǎn)深度。

1.2.2當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

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

圖2 松不脫螺釘示意圖

1.2.3問(wèn)題或類似問(wèn)題的現(xiàn)有解決方案及其缺點(diǎn)

類似解決方案:專利CN201821495698.9提供了一種新型按壓式安全長(zhǎng)鎖,通過(guò)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(shí)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(dòng),避免兒童自行輕易將長(zhǎng)鎖打開(kāi),提高了安全性能。

缺點(diǎn):無(wú)法通過(guò)按壓方式實(shí)現(xiàn)解鎖,操作上仍不能實(shí)現(xiàn)快速解鎖或鎖定。

1.2.4新系統(tǒng)的要求

能實(shí)現(xiàn)快速解鎖或鎖定,成本低,操作簡(jiǎn)單。

2問(wèn)題分析

2.1功能分析及系統(tǒng)裁剪

對(duì)松不脫螺釘系統(tǒng)進(jìn)行組建分析,如表1所示。

對(duì)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(guò)功能模型分析,確定了導(dǎo)致問(wèn)題存在的功能因素:螺帽對(duì)操控臺(tái)模塊的功能不足。

2.2因果鏈分析

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

這是普通的物場(chǎng)分析后的結(jié)果,如此是不可能實(shí)現(xiàn)快速鎖定或解鎖功能的,需要改變場(chǎng)合物質(zhì),引入場(chǎng)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(wèn)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(dòng)化程度。

如果提高裝置的自動(dòng)化程度,雖然可以提高鎖定或解鎖速度,但是會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。改善的參數(shù)為自動(dòng)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(dòng)態(tài)特性原理),使壓鎖裝置可動(dòng),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(dòng)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(tái)模塊工作時(shí)壓鎖裝置是鎖定的,在操控臺(tái)模塊維修時(shí)鎖定/解鎖裝置是解鎖的。

故決定所設(shè)計(jì)的鎖定/解鎖裝置采用解決物理矛盾中的時(shí)間分離原理,將壓鎖裝置設(shè)計(jì)成一個(gè)鎖定/解鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)和一個(gè)控制機(jī)構(gòu),根據(jù)需要來(lái)控制狀態(tài)。

4設(shè)計(jì)方案

根據(jù)TR1Z分析過(guò)程,選擇動(dòng)態(tài)特性原理及物理矛盾時(shí)間分離原理的方案進(jìn)行設(shè)計(jì),具體設(shè)計(jì)方案如下:利用彈簧與連桿相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)小行程壓鎖機(jī)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(guò)小軸分別安裝在上蓋和下蓋上,安裝后的上蓋和下蓋通過(guò)螺釘安裝在鎖框架上,鎖舌通過(guò)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(jì),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(shí)施方式:當(dāng)按壓按鈕3時(shí),按鈕驅(qū)動(dòng)連桿2繞小軸5運(yùn)動(dòng),此時(shí)彈簧4壓縮,連桿帶動(dòng)鎖舌6縮回,操控臺(tái)面上的模塊脫離鎖舌固定后彈出:當(dāng)松開(kāi)按鈕3時(shí),彈簧4拉伸,驅(qū)動(dòng)鎖舌6伸出,通過(guò)鎖舌固定操控臺(tái)面上的模塊。仿真示意圖如圖7所示。

圖7 仿真示意圖

5結(jié)論

本文對(duì)艦船顯控臺(tái)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(wèn)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(chǎng)模型及標(biāo)準(zhǔn)解九屏幕法等多個(gè)工具進(jìn)行分析,尋找設(shè)計(jì)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(gè)維度形成了概念方案,并進(jìn)行了設(shè)計(jì)研制,滿足了顧客需求。