現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法大作業(yè)

1、機(jī)電工程學(xué)院現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法大作業(yè)基于汽車噪聲的TRIZ分析學(xué) 號(hào)：S314070064專 業(yè)：機(jī)械工程學(xué)生姓名：*任課教師：* 教授2015年1月基于汽車噪聲的TRIZ分析一 對(duì)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行初步分析1.選擇系統(tǒng)。我所選擇的系統(tǒng)是汽車。2.系統(tǒng)的三維圖，如圖1所示。圖1 汽車的三維圖汽車工作原理：汽車的行駛主要靠發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)帶動(dòng)，以四沖程汽油機(jī)為例，四沖程汽油機(jī)是將空氣與汽油或柴油以一定的比例混合成良好的混合氣，在吸氣沖程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點(diǎn)火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動(dòng)活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿、曲軸飛輪機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。四沖程汽油機(jī)在進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排

2、氣沖程內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)。汽油機(jī)簡(jiǎn)圖及其具體運(yùn)動(dòng)過(guò)程如圖2所示。圖2 四沖程汽油機(jī)工作循環(huán)圖（1）進(jìn)氣行程化油器式汽油機(jī)將空氣與燃料先在氣缸外部的化油器中進(jìn)行混合，然后再吸入氣缸。進(jìn)氣行程中，進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉。隨著活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動(dòng)，活塞上方的氣缸容積增大，從而氣缸內(nèi)的壓力降低到大氣壓力以下，即在氣缸內(nèi)造成真空吸力。這樣，可燃混合氣便經(jīng)進(jìn)氣管道和進(jìn)氣門被吸入氣缸。（2）壓縮行程為使吸入氣缸內(nèi)可燃混合氣能迅速燃燒，以產(chǎn)生較大的壓力，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出較大功率，必須在燃燒前將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小、密度加大、溫度升高，即需要有壓縮過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，進(jìn)、排氣門全部關(guān)閉，曲軸推動(dòng)活塞

3、由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)行程稱為壓縮行程。（3）作功行程在這個(gè)行程中，進(jìn)、排氣門仍舊關(guān)閉。當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，裝在氣缸蓋上的火花塞即發(fā)出電火花，點(diǎn)燃被壓縮的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚獗蝗紵螅懦龃罅康臒崮?，因此，燃?xì)獾膲毫蜏囟妊杆僭黾?，所能達(dá)到的最高壓力約為3-5Mpa，相應(yīng)的溫度則為2200-2800K。高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機(jī)械能，除了用于維持發(fā)動(dòng)機(jī)本身繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而外，其余即用于對(duì)外作功。（4）排氣行程可燃混合氣燃燒后生成的廢氣，必須從氣缸中排除，以便進(jìn)行下一個(gè)進(jìn)氣行程。當(dāng)膨脹接近終了時(shí)，排氣門開(kāi)啟，靠廢氣的壓力進(jìn)行自由排氣，活塞到達(dá)下止點(diǎn)后再向

4、上止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，繼續(xù)將廢氣強(qiáng)制排到大氣中?；钊缴现裹c(diǎn)附近時(shí)，排氣行程結(jié)束。汽車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)：輪胎。作用對(duì)象：路面。3.汽車系統(tǒng)的黑箱圖。汽車的黑箱圖如圖3所示。圖3 汽車系統(tǒng)黑箱圖4. 確定系統(tǒng)主要有益功能和其它功能。汽車主要有益功能：載運(yùn)客、貨物和牽引客、貨掛車。 汽車其他功能如下：（1）作業(yè)型專用汽車：是指在汽車上安裝各種特殊設(shè)備進(jìn)行特定作業(yè)的汽車。包括救護(hù)車、消防車、環(huán)衛(wèi)車、電視廣播車、機(jī)場(chǎng)作業(yè)車、市政建設(shè)工程作業(yè)車及礦山、機(jī)場(chǎng)、工地等專用汽車（2）運(yùn)輸型專用汽車：是指車身經(jīng)過(guò)改裝，用來(lái)運(yùn)輸專門貨物的汽車。包括垃圾運(yùn)輸車、冷藏車廂貨車、運(yùn)輸沙土的自卸汽車、混凝土運(yùn)輸車、罐車等。（3） 特殊

5、用途汽車：是指競(jìng)賽汽車和娛樂(lè)汽車：房車、高爾夫球場(chǎng)專用車、海灘游樂(lè)汽車等。5. 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型、組件模型和功能模型。汽車的結(jié)構(gòu)模型如表1所示，圖中+為有益狀態(tài)。表1 汽車的結(jié)構(gòu)模型電動(dòng)機(jī)底盤輪胎操縱裝置傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)向機(jī)制動(dòng)器排氣裝置電氣設(shè)備車身電動(dòng)機(jī)+底盤+輪胎+操縱裝置+傳動(dòng)軸+轉(zhuǎn)向機(jī)+制動(dòng)器+排氣裝置+電氣設(shè)備+車身+汽車的組件模型如表2所示。表2 汽車組件模型系統(tǒng)名稱 汽車 主要功能 運(yùn)輸人或物超系統(tǒng)級(jí)別系統(tǒng)級(jí)別子系統(tǒng)級(jí)別子子系統(tǒng)級(jí)別（組件）手汽車車身車門車窗底盤電動(dòng)機(jī)輪胎腳排氣管傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)軸制動(dòng)器方向盤路面轉(zhuǎn)向機(jī)電氣設(shè)備耗電設(shè)備電源設(shè)備儀表盤系統(tǒng)的功能模型如圖4所示。圖4 汽車的功能模型

6、圖6. 系統(tǒng)的九屏圖。汽車系統(tǒng)的九屏圖如圖5所示。圖5 汽車系統(tǒng)九屏圖7.說(shuō)明系統(tǒng)是如何符合工業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和可持續(xù)發(fā)展觀的?？沙掷m(xù)發(fā)展作為一種新的發(fā)展思想和發(fā)展戰(zhàn)略，其顯著特點(diǎn)是將增長(zhǎng)、發(fā)展與資源、環(huán)境的對(duì)立觀變?yōu)楹椭C觀，它的目標(biāo)是保證社會(huì)具有長(zhǎng)時(shí)期持續(xù)發(fā)展的能力。進(jìn)入21世紀(jì)后，中國(guó)汽車工業(yè)面臨著越來(lái)越嚴(yán)峻的能源、資源、環(huán)境約束。因此，全球汽車工業(yè)的社會(huì)資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫。（1）通過(guò)開(kāi)發(fā)清潔能源、新能源汽車節(jié)約能源，改變汽車能源結(jié)構(gòu)。 由單一能源體系轉(zhuǎn)向多元化能源體系。為節(jié)約能源，保證能源安全，降低能源使用成本，保護(hù)環(huán)境，中國(guó)汽車工業(yè)要把逐步推動(dòng)能源多元化，形成適應(yīng)能源多元化的

7、生產(chǎn)體制、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)作為重要戰(zhàn)略任務(wù)。（2）通過(guò)開(kāi)發(fā)新材料，加速產(chǎn)品輕量化，提高燃油效率，改善和減少能源、環(huán)境方面的約束。（3）通過(guò)研究與開(kāi)發(fā)材料應(yīng)用的綜合技術(shù)，促進(jìn)汽車用原材料回收利用。隨著中國(guó)汽車保有量的迅速增加，汽車更新?lián)Q代加速，報(bào)廢汽車可能對(duì)環(huán)境造成污染。因此，必須通過(guò)研究與開(kāi)發(fā)材料應(yīng)用的綜合技術(shù)，形成汽車制造與使用的資源循環(huán)利用鏈條，逐步推進(jìn)汽車的清潔制造與清潔使用。（4）加速淘汰落后產(chǎn)品、落后裝備與落后工藝。中國(guó)汽車工業(yè)中，落后生產(chǎn)裝備、落后工藝的應(yīng)用還比較普遍，要通過(guò)政府政策加速這些陳舊裝備、落后工藝的淘汰，從而在生產(chǎn)過(guò)程中減少能源、資源消耗，減少污染。提高強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，淘汰生產(chǎn)

8、工藝落后、產(chǎn)品水平低、能耗大、污染環(huán)境的汽車生產(chǎn)廠。通過(guò)嚴(yán)格執(zhí)行產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)環(huán)境保護(hù)法規(guī)，加速汽車廠的兼并、重組，從源頭上減少能源、原材料的浪費(fèi)，減少環(huán)境污染，使低水平、高污染、高能耗的汽車加速退出市場(chǎng)。（5）汽車工業(yè)從區(qū)域布局到生產(chǎn)裝備、工藝的采用，都要從清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度予以考慮。汽車工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，要注意環(huán)境保護(hù)，減少?gòu)U水、廢汽、廢渣的排放；汽車廠的建設(shè)要與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，高效利用土地資源。8. 用關(guān)鍵路徑分析法給出該系統(tǒng)管理的網(wǎng)絡(luò)圖。汽車系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑圖如圖6所示。圖6 汽車系統(tǒng)的關(guān)鍵路徑圖圖中各個(gè)序號(hào)表示的含義如下：1點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，2蓄電池，3控制計(jì)算機(jī)，4燃油泵，5電動(dòng)機(jī)

9、，6引擎曲軸，7變速箱，8傳動(dòng)軸，9車輪，10制動(dòng)器，11空調(diào)、音樂(lè)、導(dǎo)航等電氣設(shè)備。二 按照技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則分析系統(tǒng)的進(jìn)化。1. 使用提高理想度法則（運(yùn)用資源）和S曲線進(jìn)化法則。選擇法則的一個(gè)工作原理和生命周期的一個(gè)階段，對(duì)系統(tǒng)在該階段的特性進(jìn)行分析。1）提高理想度法則隨著中國(guó)汽車市場(chǎng)的高速發(fā)展，人們對(duì)汽車乘坐舒適性的要求越來(lái)越高。生產(chǎn)安靜、舒適的汽車產(chǎn)品，是汽車制造商不斷追求的目標(biāo)，噪聲、振動(dòng)、舒適性，是衡量汽車質(zhì)量的一個(gè)綜合性問(wèn)題，它給汽車用戶的感受是最直接和最表面的。據(jù)研究顯示，整車約有1/3的故障和車輛的噪聲、振動(dòng)、舒適性有關(guān)，減小汽車振動(dòng)與噪聲是十分有必要的。我認(rèn)為的理想的技術(shù)系統(tǒng)

10、是：汽車在行駛過(guò)程中，汽車系統(tǒng)本身可以消除產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)，人體舒適度達(dá)到最大。根據(jù)問(wèn)題產(chǎn)生的來(lái)源可以分為發(fā)動(dòng)機(jī)，車身和底盤三個(gè)部分，進(jìn)一步可細(xì)分為空氣動(dòng)力、空調(diào)系統(tǒng)、道路行駛、制動(dòng)系統(tǒng)等。因此提高理想度可以從以下4個(gè)方向予以考慮。（1）對(duì)動(dòng)力裝置進(jìn)行改進(jìn)，以來(lái)減小汽車系統(tǒng)的振動(dòng)。即對(duì)汽油機(jī)、柴油機(jī)等能量轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行改進(jìn)。（2）對(duì)傳輸裝置進(jìn)行改進(jìn)，如改進(jìn)傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)，使不平衡質(zhì)量得以平衡，減小其離心慣性力，達(dá)到動(dòng)平衡。（3）對(duì)執(zhí)行裝置進(jìn)行改進(jìn)，汽車系統(tǒng)的執(zhí)行裝置主要是輪胎，可以對(duì)輪胎各個(gè)參數(shù)進(jìn)行改良，使其因摩擦所產(chǎn)生的噪聲大大減小。（4）對(duì)控制裝置進(jìn)行改進(jìn)。汽車的1控制裝置有制動(dòng)裝置、駐車裝置

11、、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝置、減震裝置、消聲裝置、清洗裝置、電氣設(shè)備等等，對(duì)這些部件進(jìn)行改進(jìn)可以在一定程度上減少振動(dòng)的產(chǎn)生和傳播。2）S曲線進(jìn)化法則。系統(tǒng)S曲線進(jìn)化法則如圖7所示。圖7 系統(tǒng)S曲線進(jìn)化法則它描述了技術(shù)系統(tǒng)的完整生命周期，描述了技術(shù)系統(tǒng)一般發(fā)展規(guī)律；幫助創(chuàng)造者確定系統(tǒng)的發(fā)展階段，指導(dǎo)產(chǎn)品或技術(shù)設(shè)計(jì)和研發(fā)的方向；指導(dǎo)創(chuàng)造者在產(chǎn)品的各個(gè)階段決策制定；引導(dǎo)人們?cè)诟鱾€(gè)領(lǐng)域預(yù)見(jiàn)并解決新的任務(wù)。S-曲線對(duì)應(yīng)的專利數(shù)量、發(fā)明級(jí)別和利潤(rùn)曲線如圖8所示。從圖中我們可以看出，嬰兒期和成長(zhǎng)期時(shí)，汽車專利數(shù)量及利潤(rùn)較少，發(fā)明級(jí)別較高，人們對(duì)產(chǎn)品多處于探索階段，性能參數(shù)不斷提高，隨之進(jìn)入成熟期，達(dá)到發(fā)展的頂峰，進(jìn)入衰退

12、期后，專利數(shù)量已經(jīng)飽和，利潤(rùn)也不斷下降。所以當(dāng)產(chǎn)品處于嬰兒期或成長(zhǎng)期時(shí)，我們應(yīng)對(duì)產(chǎn)品的性能參數(shù)進(jìn)行探索和改進(jìn)，發(fā)表專利，以搶占市場(chǎng)先機(jī)；產(chǎn)品已處于成熟期或退出期時(shí)，創(chuàng)新格外重要，對(duì)系統(tǒng)部位的改動(dòng)多為微小的改進(jìn)，應(yīng)探索用新技術(shù)新發(fā)明代替原有舊的產(chǎn)品，或者進(jìn)行行業(yè)的轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)到其它新興行業(yè)中發(fā)展?，F(xiàn)階段汽車已經(jīng)處于成熟期，不論是外型、舒適度、耗油量，還是性能參數(shù)、安全性等指標(biāo)均達(dá)到較高的水平，現(xiàn)今所進(jìn)行的大部分工作只是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行局部改進(jìn)和完善。如對(duì)車身結(jié)構(gòu)輕量化的設(shè)計(jì)，車身材料的更替，以及本次討論的汽車振動(dòng)、噪聲的減小和改進(jìn)等等。圖8 S-曲線對(duì)應(yīng)的專利數(shù)量、發(fā)明級(jí)別和利潤(rùn)曲線2.根據(jù)工作原理選擇在

13、哪個(gè)方向優(yōu)化或允許改善技術(shù)系統(tǒng)。1）技術(shù)系統(tǒng)的所有部件。汽車的系統(tǒng)的部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)及其配件（點(diǎn)火裝置、火花塞等）、傳動(dòng)裝置、冷卻裝置、底盤、車燈、行駛裝置(輪胎等）、制動(dòng)裝置、駐車裝置、車身、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝置、減震裝置、防塵裝置、消聲裝置、清洗裝置、過(guò)濾裝置、電氣設(shè)備（儀表盤、車載空調(diào)、影音等）、維修配件、防盜裝置、安全裝置等。2）完成主要功能的部件。主要由發(fā)動(dòng)機(jī)及其配件、底盤、傳動(dòng)裝置、行駛裝置、車身來(lái)完成主要功能。3）完成輔助功能的部件。主要有冷卻裝置、車燈、制動(dòng)裝置、駐車裝置、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝置、減震裝置、防塵裝置、消聲裝置、清洗裝置、過(guò)濾裝置、電氣設(shè)備（儀表盤、車載空調(diào)、影音等）、維修配件、防盜

14、裝置、安全裝置等。4）分析造成系統(tǒng)不足的相關(guān)部件。發(fā)動(dòng)機(jī)及其配件和行駛裝置中的輪胎有所不足，難以消除振動(dòng)及噪聲。5）分析主要完成功能的部件。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的動(dòng)力源，其作用是將燃料燃燒產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成帶動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。而底盤則起到支撐的作用，可以支撐諸如傳動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)、車身等重要部件。電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力經(jīng)由傳動(dòng)裝置傳遞到行駛裝置，使汽車啟動(dòng)、停車。6）采用矛盾的形式描述問(wèn)題（物理矛盾）。發(fā)動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)該加大，以能滿足足夠高的速度。發(fā)動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)該減小，以能減小高速運(yùn)轉(zhuǎn)所帶來(lái)的振動(dòng)。輪胎與地面的摩擦應(yīng)該加大，以能保證汽車在潮濕路面行駛的安全性。輪胎與地面的摩擦應(yīng)該減小，以能減小輪胎與

15、地面的摩擦所產(chǎn)生的噪聲。7）對(duì)技術(shù)系統(tǒng)提出以后的發(fā)展方向。汽車產(chǎn)生噪聲的聲源有多種，如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、驅(qū)動(dòng)橋、傳動(dòng)軸、輪胎、車廂、喇叭等，這些噪聲有的是被動(dòng)產(chǎn)生的有的是主動(dòng)產(chǎn)生的，但主要來(lái)源只有發(fā)動(dòng)機(jī)和輪胎。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改良，從根源處解決振動(dòng)問(wèn)題。調(diào)整輪胎形狀花紋，以達(dá)到最佳。采用較好的隔音裝置。3. 運(yùn)用提高動(dòng)態(tài)性法則和向微觀級(jí)進(jìn)化法則。1）對(duì)整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行分析。動(dòng)態(tài)性進(jìn)化法則是從構(gòu)成系統(tǒng)的元件材質(zhì)和功能完備性兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行技術(shù)系統(tǒng)的改進(jìn)和完善。向微觀級(jí)進(jìn)化法則揭示的是技術(shù)系統(tǒng)或者其子系統(tǒng)一般是朝著尺寸減小方向進(jìn)化的?？梢詫?duì)汽車系統(tǒng)的車身或者部分零部件的材料進(jìn)行改進(jìn)，或者減小其尺寸大小，進(jìn)

16、行車身輕量化的設(shè)計(jì)。2）確定系統(tǒng)需要改善的部位或者零部件。輪胎、車身、傳動(dòng)裝置（傳送帶、曲軸、離合器等)、連接件3）找出系統(tǒng)中應(yīng)該改善的動(dòng)態(tài)參數(shù)。強(qiáng)度、摩擦系數(shù)、數(shù)目、尺寸（長(zhǎng)度、寬度）4） 問(wèn)題以矛盾形式表示出來(lái)，表述的矛盾應(yīng)該考慮到法則的工作原理。零部件采用低密度材料替換高密度材料，以能減輕重量，使車身輕量化。零部件采用高密度材料替換低密度材料，以能滿足強(qiáng)度和剛度要求。減小系統(tǒng)連接件的數(shù)目，減小零件的厚度，以減小系統(tǒng)的振動(dòng)及其傳遞。增加系統(tǒng)連接件的數(shù)目，增加零件的厚度，以增加系統(tǒng)的安全性能。5）選擇的工作原理應(yīng)該考慮到上一步分析的結(jié)果。采用局部質(zhì)量法，對(duì)受力薄弱的地方加大其質(zhì)量或者改變其材

17、料，以滿足其強(qiáng)度和剛度的要求。利用復(fù)合材料原理，既能減小連接件的厚度和數(shù)目，也能增加性能。利用機(jī)械振動(dòng)原理，避開(kāi)零部件的共振頻率區(qū)間，減小零部件的振動(dòng)。6）對(duì)改善技術(shù)系統(tǒng)提出以后希望的發(fā)展方向。首先，從噪聲的源頭上想辦法，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、懸置及車架等車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化，才能從根本上解決問(wèn)題。其次，優(yōu)化車身的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式，使各種工作載荷產(chǎn)生的碰撞沖擊能有效地減小乃至消除，進(jìn)行車身輕量化的設(shè)計(jì)。最后，可以對(duì)汽車系統(tǒng)中的一些系統(tǒng)及零部件進(jìn)行改進(jìn)。系統(tǒng)的各個(gè)零部件改進(jìn)的相加可以得到一個(gè)可觀的結(jié)果。如對(duì)傳動(dòng)軸、傳動(dòng)帶、發(fā)動(dòng)機(jī)、輪胎、差速器等等。三 系統(tǒng)的矛盾及解決原理的運(yùn)用1.詳細(xì)分析系統(tǒng)需要改善

18、的部位或者零部件的參數(shù)，列出原因。（1）部位：輪胎。改善原因：輪胎在路面上滾動(dòng)產(chǎn)生的噪聲也是很大的，尤其是在干燥的路面上，因此有必要對(duì)輪胎進(jìn)行改進(jìn)。（2）部位：零部件材料、尺寸。改善原因：零部件尺寸的大了，載重增加，汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)容易有沖擊振動(dòng)現(xiàn)象。材料的種類性能也與振動(dòng)有著密切關(guān)系。（3）部位：發(fā)動(dòng)機(jī)及其配件，車身。改善原因：有些汽車行駛時(shí)車廂噪聲大，發(fā)動(dòng)機(jī)造成的噪聲占很大一部分，這個(gè)噪聲問(wèn)題就可能涉及三個(gè)部分：一個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)本身的噪聲大，一個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)懸置部件減震效果差，一個(gè)是車廂前圍和地板的隔音效果不好。因此應(yīng)該對(duì)這些部位進(jìn)行改進(jìn)。2.列出運(yùn)行的技術(shù)系統(tǒng)的不足之處和有益之處。汽車運(yùn)行中的不足之處

19、就是有時(shí)產(chǎn)生的噪聲較大，有益之處是越來(lái)越多的新技術(shù)在汽車領(lǐng)域得以應(yīng)用，使得汽車的各種性能不斷地得到提升，改善系統(tǒng)振動(dòng)特性的途徑也越來(lái)越多。3.分析對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改善時(shí)，系統(tǒng)存在問(wèn)題的根本原因。汽車的噪聲聲源有多種，但是主要來(lái)源只有兩個(gè)方面：一個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)，另一個(gè)是輪胎，它們都是被動(dòng)發(fā)生的，只要車輛行駛就會(huì)產(chǎn)生噪聲。在發(fā)動(dòng)機(jī)的各種噪聲中，發(fā)動(dòng)機(jī)表面的輻射噪聲是最主要的，發(fā)動(dòng)機(jī)表面輻射噪聲由燃燒噪聲和機(jī)械噪聲兩大類組成，是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒及機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲，兩者密切相關(guān)，相互影響。而輪胎噪聲來(lái)自泵氣效應(yīng)和輪胎振動(dòng)，泵氣效應(yīng)是輪胎高速運(yùn)動(dòng)時(shí)引起輪胎變形，使得輪胎表面花紋與地面空氣受擠，隨著輪胎振動(dòng)，空氣

20、不斷擠壓與釋放，就會(huì)迸發(fā)出噪聲。4.對(duì)改善技術(shù)系統(tǒng)提出問(wèn)題，增加有效功能的問(wèn)題，縮減有害功能的問(wèn)題。怎樣既能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，又能減小發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)噪聲？怎樣使輪胎與地面有一定的摩擦，又能減小摩擦所產(chǎn)生的噪聲？5.根據(jù)技術(shù)矛盾索引表，列出所有涉及到的創(chuàng)新原理。通過(guò)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，技術(shù)矛盾表述如下:（1）如果輪胎的摩擦減小，那么輪胎的形狀應(yīng)該改變，但是輪胎的穩(wěn)定性可能變差。（2）如果發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲減小，那么發(fā)動(dòng)機(jī)部件的材料、燃料等物質(zhì)的量應(yīng)該改變，但是其功率會(huì)發(fā)生變化。根據(jù)上述技術(shù)矛盾，得到系統(tǒng)矛盾矩陣表，如表3所示。表3 系統(tǒng)矛盾矩陣表將要變差的特性13對(duì)象的穩(wěn)定性21功率需改善的特性12形狀33

21、，118，426物質(zhì)的量35從表中可以看出，涉及到的創(chuàng)新原理有1.分割原理；4.不對(duì)稱原理；18.機(jī)械振動(dòng)原理；33.同質(zhì)性原理；35.狀態(tài)和屬性參數(shù)變化原理。6. 對(duì)涉及到的創(chuàng)新原理進(jìn)行分析，確定最終解決矛盾的原理方案；配有簡(jiǎn)圖說(shuō)明。各創(chuàng)新方法及其相應(yīng)解決技術(shù)沖突的原理及措施如表4所示。表4 解決技術(shù)沖突原理的具體描述及措施序號(hào)創(chuàng)新原理解決技術(shù)沖突原理的具體描述解決措施1分割原理A.將物體分割成相互獨(dú)立的部分；B.將一個(gè)物體分成可組合的幾部分；C.提高物體的分割程度和分散程度。通過(guò)提高物體的分割程度分散程度，輪胎內(nèi)部不同層面采用多種材料，內(nèi)部材料介質(zhì)分布均勻連續(xù)，輪胎內(nèi)部剛度就得以均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)

22、時(shí)振動(dòng)減小。如圖9所示。4不對(duì)稱原理A.將對(duì)稱物體變?yōu)椴粚?duì)稱；B.已經(jīng)是不對(duì)稱的物體，增強(qiáng)其不對(duì)稱的程度。輪胎胎面可以采用多種花紋節(jié)距，如圖10所示。輪胎的左側(cè)和右側(cè)表面具有不同形狀、不同節(jié)距的花紋，花紋間音頻排列組合，可以有效地降低噪音。而且胎面與地面接觸面積大，抓地力較大，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。18機(jī)械振動(dòng)原理A.使物體處于振動(dòng)狀態(tài)B.已振動(dòng)物體，提高其振動(dòng)頻率C.利用共振現(xiàn)象D.用壓電振動(dòng)替代機(jī)械振動(dòng)E.超聲波振動(dòng)和電磁場(chǎng)耦利用機(jī)械共振的原理，在設(shè)計(jì)汽車連接輪胎的零部件時(shí)避開(kāi)導(dǎo)致共振的固有頻率，達(dá)到一個(gè)最優(yōu)解。用壓電振動(dòng)代替機(jī)械振動(dòng)。表4 解決技術(shù)沖突原理的具體描述及措施33同質(zhì)性原理把主要物體及與

23、其相互作用的其它物體用同一材料或特性相近的材料制成?？梢愿淖冚喬ゲ牧希惯B接輪胎的零部件與輪胎材料性質(zhì)近似。以減小振動(dòng)在不同部件間的傳遞。35狀態(tài)和屬性參數(shù)變化原理A. (特性改變)性質(zhì)轉(zhuǎn)變：可調(diào)式、濃縮式、名片型、超大型、迷你型B.改變物理物理、化學(xué)狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài))C.改變濃度或密度D.改變彈性(伸縮性、彎曲性、可撓度)的程度E.改變溫度F.改變壓力G.改變長(zhǎng)度、體積H.改變其他屬性參數(shù)（1） 可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、懸置及車架等進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化，以改變發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)剛度和阻尼，減小振動(dòng)。（2） 可以改變發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料，研究新型能源，如采用電能、太陽(yáng)能、核能等新能源，以減小氣缸內(nèi)的燃燒噪聲，如圖1