基于TRIZ理论的操控台模块锁紧机构设计

摘

要：在新形势下，舰船操控台要求实现操控台模块的快速拆装功能，以满足装备整机的快速恢复和操控需求。针对装备用户需求，基于TRIZ理论对操控台模块锁紧机构设计方案进行了研究，找到了设计思路，综合考虑成本、可靠性以及武器装备作战环境因素等多个维度形成了概念方案，并进行了设计研制，满足了顾客需求。关键词：TRIZ理论；操控台模块；锁紧机构0引言TRIZ是俄文TeoriyaResheniyaIzobreatatel-skikhZadatch的缩写，意思是发明问题解决理论，翻译成英文是TheoryofInventiveProblemSolving[1-3]，汉语译作“萃智”。TRIZ是一种有助于科技创新活动的方法论[4-5]，它被认为是目前最全面系统地论述发明创造、实现技术创新的新理论，运用这一理论可以大大加快人们创造发明的进程，进而得到高质量的创新产品[6-7]。本文基于TRIZ理论对操控台模块锁紧机构设计方案进行了研究，找到了符合要求的方案，并进行了设计研制。1问题背景和描述1.1

问题的背景目前，操控台模块一般通过正面松不脱螺钉固定，如图1所示，不能实现操控台模块的快速拆装。而操控台模块要求便捷拆装及美观，因此对台面模块快速拆装和外形美观的需求也越来越高，传统的通过松不脱螺钉安装的方式已渐渐不能满足客户需求。为了可以实现操控台面模块的便捷拆装、外形美观，同时又可以省去工具的使用，满足不同情况下的使用需求，需要提供一种专用的小行程锁紧机构。1.2

问题的描述1.2.1

定义技术系统实现的功能问题所在技术系统：松不脱螺钉固定。该技术系统的功能：解锁或锁定操控台模块。实现该功能的约束有：（1）同轴转入；（2）旋转动力；（3）旋转深度。1.2.2

当前技术系统存在的问题通过松不脱螺钉固定，不能实现操控台模块的快速拆装。松不脱螺钉示意图如图2所示。1.2.3

问题或类似问题的现有解决方案及其缺点类似解决方案：专利CN201821495698.9提供了一种新型按压式安全长锁，通过按压解锁按钮，使其脱离或紧扣固定底座，完成解锁或锁定，同时在固定锁组件上设置有限位装置，限位装置可以阻止解锁按钮的移动，避免儿童自行轻易将长锁打开，提高了安全性能。缺点：无法通过按压方式实现解锁，操作上仍不能实现快速解锁或锁定。1.2.4

新系统的要求能实现快速解锁或锁定，成本低，操作简单。2问题分析2.1

功能分析及系统裁剪对松不脱螺钉系统进行组建分析，如表1所示。对松不脱螺钉系统进行组建相互作用分析，如表2所示。建立功能模型及裁剪，如图3所示。通过功能模型分析，确定了导致问题存在的功能因素：螺帽对操控台模块的功能不足。2.2

因果链分析针对当前系统存在的问题进行因果链分析，如图4所示。这是普通的物场分析后的结果，如此是不可能实现快速锁定或解锁功能的，需要改变场合物质，引入场F2人力和物质锁定/解锁装置S3。2.3

九屏幕法绘制松不脱螺钉系统的九屏幕图，如图5所示，并根据九屏幕图的提示，寻找可能解决的方案。2.4

最终理想解绘制最终理想分解表，如表3所示。3问题求解3.1

技术矛盾为了提高锁定或解锁速度，可以提高压锁装置的自动化程度。如果提高装置的自动化程度，虽然可以提高锁定或解锁速度，但是会增加系统的复杂性。改善的参数为自动化程度，恶化的参数为系统的复杂性。由矛盾矩阵表查得发明原理如表4所示。采用发明原理15（动态特性原理），使压锁装置可动，使其在锁定或解锁阶段达到最优状态。3.2

物理矛盾为了提高锁定或解锁速度，可以提高压锁装置的自动化程度。既希望锁定/解锁装置能够锁定，又希望能解锁。在操控台模块工作时压锁装置是锁定的，在操控台模块维修时锁定/解锁装置是解锁的。故决定所设计的锁定/解锁装置采用解决物理矛盾中的时间分离原理，将压锁装置设计成一个锁定/解锁执行机构和一个控制机构，根据需要来控制状态。4设计方案根据TRIZ分析过程，选择动态特性原理及物理矛盾时间分离原理的方案进行设计，具体设计方案如下：利用弹簧与连杆相结合的方式设计小行程压锁机构，如图6所示，包括锁框架1、连杆2、按钮3、弹簧4、小轴5、锁舌6、后盖板7、上盖板8、下盖板9。连杆通过小轴分别安装在上盖和下盖上，安装后的上盖和下盖通过螺钉安装在锁框架上，锁舌通过滑槽安装到锁框架上；弹簧装到按钮圆槽内，按钮装到后盖槽内，而后安装到锁框架上。按钮、弹簧分别与锁舌有让位设计，需有适当间隙；按钮与连杆有配合关系，需有适当间隙。具体实施方式：当按压按钮3时，按钮驱动连杆2绕小轴5运动，此时弹簧4压缩，连杆带动锁舌6缩回，操控台面上的模块脱离锁舌固定后弹出；当松开按钮3时，弹簧4拉伸，驱动锁舌6伸出，通过锁舌固定操控台面上的模块。仿真示意图如图7所示。5结语本文对舰船显控台显示器系统存在的显示器不能快速正面拆装维修、显示器不能多角度调节问题进行了描述，利用系统功能模型分