TRIZ创新方法全浮式半轴优化设计

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摘要：利用triz创新方法，对全浮式半轴的材质、加工工艺、受力情况等各个方面进行分析，找到它发生故障的主要原因，并找到相对应的解决方案，提前做好预防，不断完善全浮式半轴的性能，提高产品的安全性。

关键词：TRIZ；创新；全浮式半轴；优化

引言

运用TRIZ创新方法分析半轴的故障，找到系统中存在的矛盾，有针对性的制定解决方案，可以有效的提升产品质量。

1描述问题

1.1问题初始情境描述：

完整描述系统的工作原理全浮式半轴的花键与差速器总成中的半轴齿轮花键配合，通过齿与齿的啮合来传递力矩，全浮式半轴的法兰盘与轮毂总成端面用螺栓固定，半轴齿轮带动全浮式半轴转动，全浮式半轴将主减速器总成输出的力矩传递到轮边，从而驱使轮胎转动，驱动整车正常行驶。

1.2系统当前存在的主要问题

这种型号的全浮式半轴常用在重卡上，但在使用过程中常发生断裂的故障。

2系统分析

全浮式半轴的一端是圆盘状的凸缘，通过半轴螺栓与轮毂总成的端面配合连接，全浮式半轴的另一端是花键，它与差速器总成内的半轴齿轮花键啮合，与桥壳总成不直接接触。系统模型具体描述了系统中包含哪些组件，以及它们相互间的关系，并得出导致全浮式半轴断裂可能的五个功能因素（见图1）。①全浮式半轴的强度不足。②润滑油牌号选择不合理或质量有问题。③螺栓的拧紧力矩不合理。④半轴齿轮与全浮式半轴的花键配合度低。⑤全浮式半轴与轮毂总成的同轴度不匹配。

3因果分析

全浮式半轴因果分析因果分析一（见图2）。全浮式半轴因果分析因果分析二（见图3）。全浮式半轴因果分析因果分析三（见图4）。通过构建一系列的因果链，让我们更加清晰的看到了全浮式半轴断裂的根本原因，为解决故障找到入手点：①全浮式半轴原材料不合格；②全浮式半轴热处理不合理，有不稳定性；③机床、夹具、刀具等辅具精度不足；④工人培训、经验不足导致的操作失误；⑤加油量不符合要求；⑥颗粒等杂质的影响；⑦螺栓力矩不合理或者不符合设计要求；⑧因经验不足等因素导致的结构设计不合理；⑨超载、运输环境恶劣。

4矛盾分析-技术矛盾

结合系统分析和因果分析的结果，通过矛盾分析法找到解决方案：技术矛盾1：根据因果分析，全浮式半轴硬度不足的原因之一是使用的原材料不合理。通过采用机械性能更好的原材料可以提高全浮式半轴的硬度，但显然会增加成本。改善的参数：强度；恶化的参数：使用的方便性。通过查找创新原理，选择适用于本项目的40号原理：复合材料原理。备选方案1：采用先进的材料制备技术，根据需要制造新型的全浮式半轴原材料。技术矛盾2：根据因果分析，影响全浮式半轴硬度不足的其中一个因素是热处理不合理，有不稳定性。通过购买先进热处理设备可以改善热处理程度，但显然会增加成本。改善的参数：强度；恶化的参数：可制造性。通过查找创新原理，选择适用于本项目的10号原理：预先作用原理。备选方案2：改进全浮式半轴的热处理工艺。技术矛盾3：根据因果分析，全浮式半轴精度不足的第一个原因是辅具精度不足。通过刀具刃磨、加工设备维护等方式可以改变加工精度，但显然会导致成本增加。改善的参数：制造的准确度；恶化的参数：物质的浪费。通过查找创新原理，选择适用于本项目的24号原理：中介物原理。备选方案3：委托第三方进行前处理，减少加工工序，从而降低对刀具等辅具的磨损，间接的提高全浮式半轴的质量。技术矛盾4：根据因果分析，全浮式半轴精度不足的第二个原因是工人培训、经验不足导致的操作失误。通过加强对操作工的培训、提供大量的实训机会来提高员工的熟练度，从而提高产品质量，但显然会导致成本增加。改善的参数：结构的稳定性；恶化的参数：时间的浪费。通过查找创新原理，选择适用于本项目的28号原理：机械系统的置换原理。备选方案4：通过引入先进的加工及装配设备等，来提高产品结构的稳定性。技术矛盾5：根据因果分析，全浮式半轴断裂的其中一个原因是它的结构不合理。通过改变全浮式半轴的整体形状结构来增加强度，从而提高产品质量，但会使得全浮式半轴的整体制造难度加大。改善的参数：强度；恶化的参数：可制造性差。通过查找创新原理，选择适用于本项目的3号原理：局部质量原理。备选方案5：通过统计分析全浮式半轴的故障，找到其薄弱点，有针对性的对全浮式半轴局部进行加强。

5结论

运用TRIZ理论，对全浮式半轴的故障原因进行了多方位，多角度的分析与研究，从而找到了提升全浮式半轴质量的五种解决方案（见表1），我们需要根据实际加工和使用情况来进行合理的选择。

参考文献：

[1]本书编委会.热处理手册[M].二版.机械工业出版社，1992.

[2]袁哲俊，王先逵主编.精密和超精密加工技术[M].机械工业出版社，2010.

[3]刘训涛，曹贺，陈国晶主编.TRIZ理论及应用[M].北京大学出版社，2011.

[4]潘承怡，姜金刚主编.TRIZ实战：机械创新设计方法及实例[M].化学工业出版社，2019.

[5]创新方法研究会，中国21世纪议程管理中心.创新方法教程（中级）[M].高等教育出版社，2012.

作者：干慧 单位：合肥职业技术学院