基于TRIZ理論的操控臺模塊鎖緊機構設計

摘

要：在新形勢下，艦船操控臺要求實現(xiàn)操控臺模塊的快速拆裝功能，以滿足裝備整機的快速恢復和操控需求。針對裝備用戶需求，基于TRIZ理論對操控臺模塊鎖緊機構設計方案進行了研究，找到了設計思路，綜合考慮成本、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，并進行了設計研制，滿足了顧客需求。關鍵詞：TRIZ理論；操控臺模塊；鎖緊機構0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[1-3]，漢語譯作“萃智”。TRIZ是一種有助于科技創(chuàng)新活動的方法論[4-5]，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，進而得到高質量的創(chuàng)新產(chǎn)品[6-7]。本文基于TRIZ理論對操控臺模塊鎖緊機構設計方案進行了研究，找到了符合要求的方案，并進行了設計研制。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。1.2

問題的描述1.2.1

定義技術系統(tǒng)實現(xiàn)的功能問題所在技術系統(tǒng)：松不脫螺釘固定。該技術系統(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）同軸轉入；（2）旋轉動力；（3）旋轉深度。1.2.2

當前技術系統(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。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，引入場F2人力和物質鎖定/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，將壓鎖裝置設計成一個鎖定/解鎖執(zhí)行機構和一個控制機構，根據(jù)需要來控制狀態(tài)。4設計方案根據(jù)TRIZ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計，具體設計方案如下：利用彈簧與連桿相結合的方式設計小行程壓鎖機構，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，按鈕裝到后蓋槽內，而后安裝到鎖框架上。按鈕、彈簧分別與鎖舌有讓位設計，需有適當間隙；按鈕與連桿有配合關系，需有適當間隙。具體實施方式：當按壓按鈕3時，按鈕驅動連桿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；當松開按鈕3時，彈簧4拉伸，驅動鎖舌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。5結語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節(jié)問題進行了描述，利用系統(tǒng)功能模型分