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如何运用TRIZ方法解决汽车驾驶杆共振问题

作者:天行健咨询    分类:TRIZ    时间:2016-08-26 09:09:00

在解决问题的初期,面对需要克服的缺陷,可以有很多不同的思路,例如改变系统、改变子系统或其中某一部件、改变高一层次的系统等,都可能使问题得到解决。思路不同,所思考的问题及对应的解决方案也会有所不同。


TRIZ方法把所有的问题分为两类:缩小的问题(mini-problem)和扩大的问题(maxi-problem)“缩小的问题”致力于使系统保持不变甚至简化,而消除系统的缺点,完成改进;“扩大的问题”则不对可选择的改变加以约束,因而可能为实现所需功能而增加零部件,甚至开发一个新的系统,使解决方案复杂化,甚至使解决问题所需的耗费与解决的效果相比得不偿失。


TRIZ建议采用缩小的问题。这一思想是实现“理想最终结果”的途径。


六西格玛TRIZ


例如,驱动小轿车的四缸发动机通常有很强的二阶振动,在发动机低速运转的情况下(空挡状态),这种振动的频率较低,无法通过发动机底座加以隔离,而且某些小轿车还会产生结构的共振,影响了驾驶的舒适度,使部件的故障及相应的保养费用提高。驾驶杆的共振就是其中的一个典型问题。


天行健咨询公司调查,发现由于驾驶杆的固有频率接近于发动机空挡时的二阶谐振频率,导致驾驶杆在空挡状态下剧烈振动,即使安装了减振器,其振动情况仍使驾驶员操作时不舒适。另外,驾驶杆的抖振也和发动机的负载有关,发动机还兼有驱动液压系统、为车上的用电附件(电机、空调等)供能等任务,这些负载越高,抖振现象越厉害。


公司成立了攻关组,成员包括制造这些附件及传动设备的高级工程师,及车身与底盘的工程师。攻关组将这些普通小轿车与高档小轿车作了比较,发现普通车电机与空调的效率比高级轿车低得多,驱动液压系统所需牵引扭矩在空挡状态比高档车大得多,车身硬度及车身与驾驶杆的固有频率则比高档车低得多,这些都是造成抖振的重要原因。攻关组回到各自相应的部门,并进行了测试,结果表明抖振得到了明显的改善。但这些办法工作量太大,花费太多,一时间无法投入应用。这是一个常规的解决问题的方式,也是典型的问题扩大化的情况。


TRIZ专家参与攻关后,经过对问题背景知识的了解,提出了两点建议:

1、如果试图不大幅改动系统而使问题得以解决,建议按缩小的问题处理,以便争取简化系统;2、尽量使用已有的系统资源。


大家把注意力集中到不更改引起抖振的系统(车身和有关的附件等)而降低驾驶杆的振动程度,针对抖振本身来解决问题。在驾驶杆减振上,发现增加减振器惯性块的重量可改善减振能力,为了尽量使用已有的系统资源,大家对车内可用作惯性块的大块物体作了统计,前提是不影响它们的主要功能。这些物体有散热器、电瓶、气囊、备用轮胎等。通过分析,把车前部防撞用的气囊兼作惯性块集成到驾驶杆的减振器上,顺利地解决了抖振问题。结果表明,采用该方法后驾驶杆的抖振比高档车还要小。


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