汽车转向节铸造创新设计

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1、汽车转向节铸造的创新设计20100430319廖鹏1问题背景汽车转向节是连接汽车方向盘与前轮轮轴的部件，并与减震器相连。它主要有三部分功能：1、与前轮轴相连接；承担轴传来的力和力矩；2、汽车转向的转动部件；3、吸收汽车行进过程中的震荡。它是汽车中应力最为集中、最为复杂的零件，直接关系到汽车的安全性能，因此它的设计标准十分严格，制造过程和产品测试都要求符合规范。2问题描述目前转向节是由球墨铸铁为主要原料铸造而成，并加入碳、硅等元素，在微观结构上在铁原子之间形成碳或硅小颗粒以加强合金钢的延展性（韧性），宏观上提高零件的抗拉强度和疲劳强度。而且碳、硅元素

2、的含量要求适当，过多会使合金变脆而导致强度下降。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，要求其具有很高的强度。故要能够更好的对汽车进行减震，转向节处的铸造运用更好的材料加强其转向节的强度，减少生产浪费，提高生产效率，从转向节的改变从而提高汽车的整体质量，提高汽车承受多变冲击载荷的能力。3运用的创新方法针对这样的问题，下面我就运用TRIZ理论的方法来对转向节铸造进行一次创新设计，争取解决问题，使其更实用！4问题分析使用生产线后，整个铸造过程的操作性提高了，但相应的也产生了铸件废品率增加了。问题的产生是由于感应电炉中的熔液的沙粒含量超标，导致熔

3、液流动性差造成的。若提高熔液温度，可以是问题好转，但会给设备和人员带来危害。由此产生的技术矛盾为：为提高熔液的适应性和由此带来的温度提高之间的矛盾。因此必须要解决这一问题。5根据创新原理给出可能的几种解决方案1、分析沙质含量超标问题一、将具体生产中待解决问题的技术矛盾提取出来。由于问题的关键是熔液中沙质含量过高，使熔液的流动性变差，浇铸时容易产生缩型，废件率升高。在这种情况下，若要使熔液的流动性合乎标准，就要再升高熔液的温度，但是，升高温度对设备和人员都会造成损伤，显然这对于生产是很不利的。因此，想要提高的技术特性是熔液的适应性，而由此带来的问题是

4、温度会升高。二、将技术矛盾的两方面抽象为软件分析需要的技术特性   有利特性：35Adaptability适应性不利特性：17Temperature温度三、技术矛盾矩阵中得到相应的创新原理，对应第35行第17列得到四个创新原理：2、27、3、35。原理编号内容可能的解决方案2拆出原则1从物体中拆出"干扰'部分("干扰"特性)或者相反，分出唯一需要的部分或需要的特性。27替代原理1用廉价的不持久性代替昂贵的持久性原则用一组廉价物体代替一个昂贵物体，放弃某些品质(如持久性)．3局部质量原理1从物体或外部介质(外部作用)的一致结构过渡到不一致结构。2物体

5、的不同部分应当具有不同的功能3物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件。35改变参数1改变物体的物理状态2改变物体的浓度、粘度3改变物体的柔性4改变物体的温度或体积等参数四、据提供的创新原理分析问题，找到解决方案，在解决本问题过程中，应用原理3。分析：根据这个原理想到：如果能改变有害物（沙粒）的位置，不让过量的沙粒进入熔炉应该是最好的解决办法。研究发现，过量沙粒是由于回收熔渣和废件过程中，混入了大量的沙粒（来自打破的砂型），再利用时，这些附着在表面的沙粒溶入了铸液中。如果在熔渣、不合格铸件的回收过程中去除沙粒，不使其进入再次生产，就可以避开熔液的升

6、高温度问题。而由此又引出另外的新问题：由于回收物夹带的沙粒分两类，粘附性和非粘附性，应分别考虑予以解决。2、分析非粘附性沙粒消除问题一、分析生产线产生的问题可以发现，未使用此生产线时，对于废件不直接回收放入电炉，没有沙粒含量超标的问题；使用生产线之后，废件随传送带回收不经处理直接再利用，就出现了这样的问题。生产线的使用使生产过程的操作性提高了，但带来的问题是铸件不合格率提高了。（回收物的数量增加了。）二、提取技术矛盾：想要提高的技术特性是铸造的操作性，而随之带来的问题是回收物的量增大了。技术矛盾的两方面抽象为软件分析需要的技术特性   有利特性： 

7、33 Easeofoperation     操作性不利特性： 1  Weightofmovingobject 运动物体质量三、技术矛盾矩阵中得到相应的创新原理，由第33行第1列得到创新原理25、2、13、15。原理编号内容可能的解决方案25自服务1使物体具有自补充和自恢复功能2利用废弃物和剩余能量13"相反"原则1不实现课题条件规定的作用而实现相反的作用．2使物体或外部介质的活动部分成为不动的，而使不动的成为可动的．3将物体颠倒．15动态原则1物体(或外部介质）的特性的变化应当在每一工作阶段都是最佳的。2将物体分成彼此相对移动的几个部分。3使不动

8、的物体成为动的．2拆出原则1从物体中拆出"干扰'部分)或者相反，分出唯一需要的部分或需要的特性。五、据提供的创新原理分析问