卷簾門機(jī)構(gòu)鋼帶斷裂問題

1、文檔分為原文和建議兩部分原文TRIZ創(chuàng)新流程應(yīng)用實(shí)踐報(bào)告卷簾門機(jī)構(gòu)鋼帶斷裂問題一航沈陽所20089目 錄原文摘要1. 前言 2. 工程問題描述 3. 工程問題的分析及解決過程 系統(tǒng)的功能分析 功能模型 根本原因分析 解題工具的應(yīng)用 采用技術(shù)矛盾、創(chuàng)新原理方法解決 采用物理矛盾、分類方法解決 采用物場分析方法解決 4.結(jié)論 摘要：原文本文試想通過TRIZ理論方法解決卷簾門機(jī)構(gòu)鋼帶斷裂問題。給出了幾種方案的解決思路，可為今后改進(jìn)設(shè)計(jì)提供一定的參考。關(guān)鍵詞：卷簾門機(jī)構(gòu)，鋼帶，斷裂，TRIZ，創(chuàng)新原理1.前言：卷簾門機(jī)構(gòu)，是安裝在前機(jī)身中整流罩上的一套開、閉機(jī)構(gòu)，它相當(dāng)于照相機(jī)上的鏡頭蓋。安裝卷簾門機(jī)

2、構(gòu)的目的是在飛機(jī)滑跑時(shí)防止飛濺的砂石打壞照相窗口玻璃，在停放時(shí)保護(hù)窗口玻璃。機(jī)構(gòu)以靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過鏈齒機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，克服由于在飛行過程中空氣動(dòng)力對(duì)卷簾所產(chǎn)生的壓力而引起的摩擦力和卷簾重力，拉動(dòng)卷簾門并實(shí)現(xiàn)其開、閉需求。在其到達(dá)開、閉極限位置時(shí)，卷簾門邊緣內(nèi)帶條上的碰塊與終點(diǎn)電門開關(guān)彈簧片碰撞實(shí)現(xiàn)電機(jī)的制動(dòng)。卷簾門開、關(guān)時(shí)間為10秒20秒。l 卷簾門機(jī)構(gòu)的組成卷簾門機(jī)構(gòu)由兩部分組成：即機(jī)械部分和控制機(jī)構(gòu)正常工作的電控部分。每套卷簾門機(jī)構(gòu)由帶滑軌的卷簾門框、卷簾、卷簾蓋板（2個(gè)）、鋼帶（2條）、鏈條（2條或者3條）、大齒輪（1個(gè)）、小齒輪（3個(gè)或者4個(gè)）、卷簾軸（1個(gè)）、卷帶軸（1個(gè)）、電機(jī)及電機(jī)支座

3、（2個(gè)）、終點(diǎn)電門開關(guān)及支座（2個(gè)）、導(dǎo)向輪（4個(gè)）等構(gòu)件組成（見下圖）。在卷簾門框左、右側(cè)各設(shè)計(jì)1個(gè)卷簾軸和卷帶軸，在卷簾軸和卷帶軸附近框腹板上各安裝1部電機(jī)，并安裝鏈輪和傳動(dòng)鏈，在滑軌兩端設(shè)有導(dǎo)向輪，卷簾和卷帶沿框上的滑軌進(jìn)行滑動(dòng)。在窗口兩側(cè)有終點(diǎn)電門開關(guān)及支座，在卷簾門的邊緣內(nèi)帶條上有與終點(diǎn)電門開關(guān)彈簧片碰撞的碰塊。原文1鋼帶 2卷簾 3卷簾門框 4、13電機(jī)安裝板 5、9、16、18鏈輪6、15電機(jī)支架 7、14電機(jī) 8、17鏈條 10卷簾軸 11導(dǎo)向輪 12卷簾蓋板19卷帶軸 20鋼帶連接件21、22終點(diǎn)電門開關(guān)典型卷簾門機(jī)構(gòu)組成l 卷簾門機(jī)構(gòu)的工作原理卷簾門機(jī)構(gòu)的工作原理：開門時(shí)，

4、控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，此時(shí)卷簾軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)主動(dòng)，卷帶軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)從動(dòng)，通過傳動(dòng)鏈帶動(dòng)卷簾軸和卷帶軸，使卷簾門卷起，當(dāng)卷簾門邊緣內(nèi)帶條上的碰塊觸動(dòng)打開位置終點(diǎn)電門開關(guān)時(shí)，電機(jī)制動(dòng)使卷簾門處于打開位置；關(guān)門時(shí)，控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，此時(shí)卷帶軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)主動(dòng)，卷簾軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)從動(dòng)，通過傳動(dòng)鏈帶動(dòng)卷帶軸和卷簾軸，使卷簾關(guān)閉，當(dāng)卷簾門邊緣內(nèi)帶條上的碰塊觸動(dòng)關(guān)閉位置終點(diǎn)電門開關(guān)時(shí)，電機(jī)制動(dòng)使卷簾門處于關(guān)閉位置（見下圖）。卷簾門機(jī)構(gòu)工作原理圖2.工程問題描述：名稱：卷簾門機(jī)構(gòu)功能描述：通過卷簾門的開、閉實(shí)現(xiàn)空中照相和飛機(jī)滑跑、停放時(shí)保護(hù)窗口玻璃工程問題：截止2007年1月，安裝卷簾門機(jī)構(gòu)的飛機(jī)共進(jìn)行了156次試飛，

5、據(jù)試飛現(xiàn)場反饋，三種狀態(tài)的卷簾門機(jī)構(gòu)出現(xiàn)了鋼帶折斷7次（見下圖）原文鋼帶折斷故障初步分析問題出現(xiàn)后，主要從以下幾個(gè)方面采用排除法進(jìn)行了分析。1）設(shè)計(jì)原理問題卷簾門機(jī)構(gòu)在交付前都進(jìn)行了50次地面開閉磨合試驗(yàn)，從未發(fā)現(xiàn)過上述問題。而且典型件的功能和壽命試驗(yàn)進(jìn)行了10000次，鋼帶斷裂都在3000次左右，因此可以排除設(shè)計(jì)原理上存在問題。2）使用狀態(tài)問題（大表速下卷簾門開閉）卷簾門開閉應(yīng)有限制，如在大表速下開閉會(huì)出現(xiàn)問題。就此問題專門了解了卷簾門在試飛中的使用狀態(tài)。為保證飛行任務(wù)的完成，試飛站制定的試飛方案是：在地面就將卷簾門打開，執(zhí)行完飛行任務(wù)后，在著陸時(shí)關(guān)閉卷簾門，驗(yàn)證其性能。因此可排除這種可能性

6、。3）細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)問題單條鋼帶的承拉能力是150kg，除非受力形式改變，使鋼帶承受了較大的附加撕扯力或折彎力，否則不會(huì)拉斷。在了解問題時(shí)注意到：某狀態(tài)卷簾門機(jī)構(gòu)，鋼帶折斷是在地面調(diào)試時(shí)出現(xiàn)的，并未受氣動(dòng)載荷，在第一次鋼帶折斷后，更換了鋼帶，也作了離機(jī)調(diào)試，并無問題，裝機(jī)調(diào)試后，鋼帶又馬上折斷。因此懷疑與機(jī)上連接時(shí)電路接反了，電機(jī)反轉(zhuǎn)，鋼帶受折彎力，很快就折斷了，后經(jīng)確認(rèn)確實(shí)是連接時(shí)電路接反了。另兩種狀態(tài)卷簾門機(jī)構(gòu)，鋼帶折斷伴隨著鋼帶橫向脫軌，鋼帶橫向脫軌后鋼帶受力形式改變，承受了很大的撕扯力，因此折斷。原文造成鋼帶橫向脫軌的原因經(jīng)分析是機(jī)構(gòu)在開閉位置，卷簾未被鎖緊，導(dǎo)致鋼帶松弛，鋼帶被氣動(dòng)力吸出。

7、為此將機(jī)構(gòu)在卷簾打開狀態(tài)用機(jī)械方法鎖死，進(jìn)行試驗(yàn)飛行，飛行了兩個(gè)起落，鋼帶完好，初步認(rèn)定卷簾在開閉位置鎖緊力矩不夠是主要原因。采購的電機(jī)成品最初帶有剎車裝置，（在典型件試驗(yàn)中，帶剎車裝置無法實(shí)現(xiàn)電機(jī)的主從控制，因此取消了剎車裝置，靠電機(jī)阻力距鎖緊。）。其它機(jī)構(gòu)的卷簾尺寸相對(duì)出問題的卷簾要小，所受的氣動(dòng)力也就小，力臂也要小，飛行的次數(shù)有限，因此未發(fā)現(xiàn)問題，但并不一定沒有隱患。3.工程問題的分析及解決過程l 系統(tǒng)功能分析系統(tǒng)的功能分析主要包含三個(gè)步驟，建立組件模型、建立結(jié)構(gòu)模型和建立功能模型。組件模型：組件模型是列出技術(shù)系統(tǒng)中包含的組件，包括超系統(tǒng)組件、系統(tǒng)組件和子系統(tǒng)組件。此系統(tǒng)的組件模型如下。

8、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型：結(jié)構(gòu)模型相互作用矩陣結(jié)構(gòu)模型包含兩張表，相互作用矩陣和相互作用表。下表為相互作用矩陣，用此矩陣描繪出系統(tǒng)各組件之間是否有關(guān)聯(lián)。原文結(jié)構(gòu)模型相互作用表下表為相互作用表，它描述了有相互作用關(guān)系的組件之間的具體關(guān)系是什么，并判斷此關(guān)系的屬性。功能模型功能模型包含兩張表，第一張為功能表，第二張為功能模型。下表為功能表，描述了某組件對(duì)系統(tǒng)中其他組件的所有功能。原文下表是功能模型，描述了系統(tǒng)中各組件之間的功能關(guān)系。l 根本原因分析：為了找到導(dǎo)致現(xiàn)有問題的原因，基于剛剛建立的功能模型，進(jìn)行了根本原因分析，從而得到了更多的解決問題的突破口。（增加和補(bǔ)充一些內(nèi)容）1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)兩條鋼帶時(shí),兩條鋼帶

9、受力不均勻,拉動(dòng)卷簾時(shí)容易拉斷鋼帶；2電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)容易拉斷鋼帶；3鋼帶拉動(dòng)卷簾時(shí)承受過大載荷（氣動(dòng)力、變形、卡住等）時(shí)容易拉斷鋼帶。l 解題工具的應(yīng)用（1） 采用技術(shù)矛盾、創(chuàng)新原理解決原文根據(jù)根本原因分析中的因果鏈，定義出技術(shù)矛盾，并利用矛盾矩陣和創(chuàng)新原理解決工程問題。定義技術(shù)矛盾1問題：選擇兩條鋼帶拉動(dòng)卷簾。2現(xiàn)有解決方案：選擇同軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)兩條鋼帶拉動(dòng)卷簾。3現(xiàn)有解決方案的缺點(diǎn)：同軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)兩條鋼帶時(shí),兩條鋼帶受力不均勻,拉動(dòng)卷簾時(shí)容易拉斷鋼帶。技術(shù)矛盾：改善:力（10）； 改善:力（10）惡化:適應(yīng)性、通用性（35）。 操作流程的方便性（33）創(chuàng)新原理：根據(jù)矛盾矩陣可得創(chuàng)新原理：（15、

10、17、18,20）(1,28,3,25)15（動(dòng)態(tài)特性） 1(分割) 20(有效作用的連續(xù)性) 3(局部質(zhì)量) 25(自服務(wù))原理15：A自動(dòng)調(diào)節(jié)物體，使其在各動(dòng)作、階段的性能最佳。B將物體的結(jié)構(gòu)劃分成即可變化又可相互配合的若干組成部分。原理20: A物體的各個(gè)部分同時(shí)滿載持續(xù)工作,以提供持續(xù)可靠的性能. B消除空閑和間歇性動(dòng)作.原理1: A把一個(gè)物體分成相互獨(dú)立的部分.原理3: C讓物體的各部分處于完成各自功能的最佳狀態(tài).原理25:A物體通過執(zhí)行輔助或維護(hù)功能為自身服務(wù).l 解決方案：根據(jù)原理15A/B,20A/B,1A,3C:把一個(gè)通軸分成兩個(gè),由不同的電機(jī)帶動(dòng).根據(jù)原理 20B,25A:

11、在卷軸前增加一個(gè)可移動(dòng)（壓動(dòng)）的導(dǎo)向軸.（2） 采用物理矛盾、分類方法解決第一步：定義物理矛盾參數(shù)： 力原文要求1：大要求2：小第二步：什么空間/時(shí)間需要滿足什么要求？空間/時(shí)間1：加載足夠大的力拉動(dòng)卷簾.空間/時(shí)間2：加載足夠小的力避免拉壞鋼帶. 第三步：以上兩個(gè)空間/時(shí)間段是否交叉？否 應(yīng)用空間分離物理矛盾：加載拉壞鋼帶分離方法：應(yīng)用空間分離方法創(chuàng)新原理：1，2，3，7，4，171.分割原理：把一個(gè)物體分成相互獨(dú)立的部分。3.局部質(zhì)量原理：讓物體的各部分處于各自動(dòng)作的最佳狀態(tài)。l 解決方案：根據(jù)分割原理和局部質(zhì)量原理綜合考慮，把一個(gè)通軸分成兩個(gè),由不同的電機(jī)帶動(dòng)（解決方案同上）。（3） 采

12、用物場分析方法解決建立物場模型分析并解決工程問題。物場模型：應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)解：用2.2.1：用更加容易控制的場來代替原來不容易控制的場，或疊加到不容易控制的場上。l 解決方案：在卷軸前增加一個(gè)可移動(dòng)的導(dǎo)向軸（解決方案同上）.4.結(jié)論本文給出2種解決方案思路，可為今后改進(jìn)設(shè)計(jì)提供解決思路和主要參考。建議一、 印象：整個(gè)解題過程，描述清晰，分析深入，目標(biāo)明確，方案具體。二、 建議：現(xiàn)從其他角度，利用TRIZ其他幾個(gè)工具，提供幾個(gè)思路，供參考。防護(hù)防護(hù)門玻璃相機(jī)1. 首先，從門的功能出發(fā)，利用最終理想結(jié)果IFR來分析此問題。此系統(tǒng)的最終理想結(jié)果IFR：沒有門依然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相機(jī)的保護(hù)。那么，是否可以把門和玻璃合并。合并可有兩種方式a) 門完全替代玻璃，既要有強(qiáng)度又要透光。需要選用高強(qiáng)度玻璃或高強(qiáng)高透的新型材料。目前，鋼化玻璃、定向有機(jī)玻璃或聚碳酸酯塑料多被飛機(jī)制造業(yè)選用。b) 如空間和結(jié)構(gòu)允許，可將照相窗和照相機(jī)的安裝座連接在一起。安裝座兼作自動(dòng)門。如下圖：建議或者，以及艙內(nèi)比為導(dǎo)軌2. 利用TRIMMING方法從系統(tǒng)模型中選取TRIMMING對(duì)象。鋼帶問題最多，將其TRIMMING掉。系統(tǒng)模型變?yōu)椋瑢?shí)現(xiàn)方案為，卷簾與鏈條結(jié)合，用鏈輪直接帶動(dòng)。卷簾