應(yīng)用創(chuàng)新方法解決踏板摩托車(chē)鞍座氣動(dòng)支撐系統(tǒng)問(wèn)題

文/濟(jì)南輕騎摩托車(chē)有限公司 戰(zhàn)洪美 馬麗紅 牟培銳

濟(jì)南輕騎摩托車(chē)有限公司是國(guó)內(nèi)最早生產(chǎn)民用摩托車(chē)的企業(yè)，公司擁有完整的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和專業(yè)的制造能力，以摩托車(chē)、摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及配件、通用機(jī)的生產(chǎn)為主，屬工業(yè)和信息化部公告內(nèi)的摩托車(chē)生產(chǎn)企業(yè)。

多年來(lái)企業(yè)一直堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，把技術(shù)創(chuàng)新放在企業(yè)研發(fā)的首要位置。“自主創(chuàng)新，方法先行”，創(chuàng)新方法是自主創(chuàng)新的根本之源，2009年10月，濟(jì)南輕騎科協(xié)在濟(jì)南市科協(xié)幫助下，引入創(chuàng)新方法TRIZ理論應(yīng)用到技術(shù)創(chuàng)新中，解決了企業(yè)一些技術(shù)難題。其中在解決踏板摩托車(chē)鞍座氣動(dòng)支撐系統(tǒng)問(wèn)題尤為突出。

一、背景描述：

目前大排量摩托車(chē)代表國(guó)際摩托車(chē)先進(jìn)水平，受歐美等國(guó)家消費(fèi)者歡迎。消費(fèi)者對(duì)大排量摩托車(chē)要求較高，必須有較高的科技含量和舒適性。在國(guó)際上比較先進(jìn)的大排量摩托車(chē)大都采用鞍座自動(dòng)升起裝置，這種裝置不僅大大方便了騎行者，而且提升了整車(chē)技術(shù)含量。鞍座自動(dòng)升起機(jī)構(gòu)是借鑒了汽車(chē)后備箱自動(dòng)升起的功能而實(shí)施的一項(xiàng)先進(jìn)功能。但目前這種裝置還存在一些缺陷，如：需放大空間，否則會(huì)出現(xiàn)鎖止困難、密封不好等問(wèn)題。

二、利用TRIZ理論分析解決問(wèn)題

1.應(yīng)用的TRIZ方法介紹

在利用TRIZ理論解決問(wèn)題前。設(shè)計(jì)者首先要將待解決的問(wèn)題歸納為T(mén)RIZ一般問(wèn)題，然后利用TRIZ理論中的發(fā)明原理、標(biāo)準(zhǔn)解、39個(gè)通用工程參數(shù)、40個(gè)發(fā)明原理，找出矛盾矩陣中所對(duì)應(yīng)的項(xiàng)次，列出解決方案。39個(gè)通用工程參數(shù)將各種矛盾沖突進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化歸類(lèi)，用通用工程參數(shù)進(jìn)行問(wèn)題表述，通用工程參數(shù)是連接具體問(wèn)題與TRIZ的橋梁。TRIZ的39個(gè)通用工程參數(shù)如表1所示，TRIZ的40個(gè)發(fā)明原理如表2所示。

表1 TRIZ的39個(gè)通用工程參數(shù)

表2 40個(gè)發(fā)明原理數(shù)

TRIZ理論創(chuàng)立人阿奇舒勒通過(guò)對(duì)大量專利研究、分析、對(duì)比和統(tǒng)計(jì)，歸納出39個(gè)通用工程參數(shù)中的任意2個(gè)參數(shù)產(chǎn)生矛盾時(shí)，化解該矛盾的發(fā)明原理，即TRIZ的40個(gè)發(fā)明原理。阿奇舒勒將工程參數(shù)的矛盾與發(fā)明原理之間建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系，即39×39矛盾矩陣，可以快速查找，這個(gè)矩陣就是阿奇舒勒矛盾矩陣。通過(guò)這個(gè)矛盾矩陣，根據(jù)系統(tǒng)中產(chǎn)生矛盾的2個(gè)工程參數(shù)，從矩陣表中直接查找化解該矛盾的發(fā)明原理，并使用這些原理來(lái)解決問(wèn)題。該矩陣將工程參數(shù)的矛盾和40個(gè)發(fā)明原理有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，阿奇舒勒矛盾矩陣（部分）如表3所示。

表3 矛盾矩陣圖

矛盾矩陣的第1、第2列和第1、第2行分別為39個(gè)通用工程參數(shù)的序號(hào)和名稱，分別表示惡化的參數(shù)和改善的參數(shù)。39x39的通用工程參數(shù)從行、列2個(gè)維度構(gòu)成矩陣方格，每個(gè)方格對(duì)應(yīng)一組數(shù)字，這幾個(gè)數(shù)字就是TRIZ對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理號(hào)碼。

2. 具體應(yīng)用

頭盔箱是踏板摩托車(chē)主要儲(chǔ)物空間，為滿足需求，在摩托車(chē)整車(chē)尺寸外觀整車(chē)符合人機(jī)工程學(xué)的前提下，應(yīng)盡可能增大頭盔箱的空間，但鞍座作為頭盔箱的上蓋，勢(shì)必也需要隨儲(chǔ)物空間的增大而增大增重，從而造成手工開(kāi)啟的不便。同時(shí)設(shè)計(jì)要求此車(chē)頭盔箱要有容納2個(gè)頭盔的大容量，相應(yīng)地鞍座需要較長(zhǎng)且內(nèi)置鋼管結(jié)構(gòu)，重量大，重心靠后，而鞍座助力結(jié)構(gòu)可利用的空間狹小，圖1所示為參考國(guó)外同類(lèi)結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的助力開(kāi)啟裝置，主要由一個(gè)主彈簧，一個(gè)鉸鏈支架和其它連接件組成。

根據(jù)結(jié)構(gòu)分析，列出實(shí)際工程矛盾點(diǎn)：想提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但不希望增加整個(gè)部件的重量；在狹小的空間布局運(yùn)動(dòng)部件，其長(zhǎng)度會(huì)受限制。根據(jù)這些矛盾點(diǎn)，由表1確定對(duì)應(yīng)的工程參數(shù)為3運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度和13結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，14強(qiáng)度與2靜止物體的重量。其中設(shè)定欲改善的參數(shù)為提高機(jī)構(gòu)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，惡化的參數(shù)為物體的重量的增加和運(yùn)動(dòng)物體的長(zhǎng)度的減少。查找表3中欲改善的參數(shù)和惡化的參數(shù)共同對(duì)應(yīng)的交點(diǎn)方格，該方格中的一組數(shù)字即為建議解決此工程問(wèn)題的發(fā)明原理序號(hào)，分別是1,8,15,34和21,35,2,39；查找表2對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理分別為：1分割，8質(zhì)量補(bǔ)償，15動(dòng)態(tài)化，34拋棄與修復(fù)；21緊急行動(dòng)，35參數(shù)變化，2分離，39惰性環(huán)境。見(jiàn)表4。

圖1

圖2

圖3

表4 矛盾矩陣（部分）

設(shè)計(jì)人員通過(guò)分析研究后，34拋棄與修復(fù)和35參數(shù)變化兩個(gè)發(fā)明原理來(lái)解決鞍座阻力結(jié)構(gòu)開(kāi)啟的結(jié)構(gòu)問(wèn)題是最好的解決方案，綜合以上問(wèn)題，可以形成一個(gè)合理的實(shí)現(xiàn)鞍座助力的機(jī)構(gòu)，如圖2。

本設(shè)計(jì)方案主要是利用連桿機(jī)構(gòu)原理：在圖示的1-2-3點(diǎn)一線位置時(shí)，即死點(diǎn)。在此位置，所受的來(lái)自氣彈簧的力，通過(guò)3點(diǎn)，沒(méi)有力臂，鞍座、鉸鏈在此位置閉合。本設(shè)計(jì)2點(diǎn)在1點(diǎn)、3點(diǎn)連線的下方5mm，有一個(gè)很小的力臂，鞍座受到一個(gè)圖示紅色箭頭逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使鞍座與行李箱的密封良好。開(kāi)啟時(shí)：轉(zhuǎn)動(dòng)鞍座，鉸鏈及氣彈簧按圖示藍(lán)色箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)，過(guò)死點(diǎn)后一定的角度后，不用手的助力，氣彈簧帶動(dòng)鉸鏈繼續(xù)沿藍(lán)色箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到氣彈簧的最大行程。見(jiàn)圖3。

通過(guò)鞍座結(jié)構(gòu)重量W和力臂L（重心到旋轉(zhuǎn)軸的距離）以及鞍座允許開(kāi)啟量計(jì)算出氣彈簧的自由長(zhǎng)度、行程以及力值分別為：165毫米，行程45毫米，力值550N。該設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，完全達(dá)到了預(yù)期的效果，既能起到鞍座開(kāi)啟助力的作用，又可以對(duì)鞍座限位，并且鞍座鎖止后密封良好，同時(shí)保證頭盔箱的巨大儲(chǔ)物空間。

此項(xiàng)目填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，是我公司應(yīng)用TRIZ理論進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新較成功的案例，已獲得國(guó)家發(fā)明專利，并應(yīng)用在我公司其它產(chǎn)品上。