引言

TRIZ是俄文TeoriyaResheniyaIzobreatatel-skikhZadatch的縮寫,意思是發(fā)明問題解決理論,翻譯成英文是TheoryofInventiveProblemsolving,漢語譯作"萃智"。TRIZ是一種有助于科技創(chuàng)新活動的方法論,它被認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)明的進程,進而得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。本文基于TRIZ理論對操控臺模塊鎖緊機構(gòu)設(shè)計方案進行了研究,找到了符合要求的方案,并進行了設(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。

圖2 松不脫螺釘示意圖

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)進行組建分析,如表1所示。

對松不脫螺釘系統(tǒng)進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)TR1Z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。

圖7 仿真示意圖

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,并進行了設(shè)計研制,滿足了顧客需求。