子系统不均衡进化法则.docVIP

学 号： 2009035218 课 程 论 文 题 目 关于自行车的进化的研究 学 院 管理学院 专 业 工程管理 班 级 09工程管理（二） 学生姓名 黄敏 指导教师 王洪建 2011 年 11 月 29 日 关于自行车的进化的研究 　　　　　　　　　　　　　　——子系统不均衡进化法则的运用 18世纪的自行车是没有链条传动系统的，此时脚蹬直接安装在前轮轴上，因此自行车的速度直接与前轮的大小成正比。为了提高自行车的速度，人们不断的加大前轮的直径，然而一味地加大前轮直径，使得前后轮大小比例失衡，使得自行车不平衡，容易摔倒。以下应用TRIZ解决问题的综合流程来获取提高自行车稳定性和速度的解决方案。 问题的提出 18世纪的自行车在行进过程中，主要依靠前轮的摩擦来获取前进力。人们为加快自行车速度不断加大前轮直径，使得前后轮大小比例失衡，稳定性很差，单车容易摔倒。 二、寻找原因 对上一步所分析原因如图1所示： 图1 自行车前后轮不均衡示意图 对上一步所发现问题进行系统分析如下： 组件列表分析 本案例的技术系统组件有：前轮，后轮，车轴。 系统作用对象：地面 超系统对象：自行车 （2）分析系统组件之间的作用关系如图2，表1所示 图2 系统组件间的作用关系 表1 列表分析 名称 功能 功能属性 充分 不足 过度 有害 前轮 前进力 ● 后轮 支撑 ● 车轴 提供动力 ● 支架 支撑 ● （3）建立组件模型 根据上述组件之间的作用关系，建立组件模型如图3所示 图3 组件模型 根据上述系统分析（组件分析）可以发现，自行车动力来自于车轴，而其前进则是来自于前轮和地面的摩擦，前后轮的大小不均衡使得自行车稳定性和速度都受到了影响，我们需改变自行车的摩擦部位和前后轮大小，以及增加传动装置来使得自行车稳定并使其速度增加。 寻找可用资源 图4 对自行车的动力和传动部分的分析 通过对自行车的动力和传动部分的分析（如图4所示），作为系统的子系统和超系统的可用资源有前轮、后轮、车轴，以及可增加一个传动装置来达到平横。 寻找可行方案 我们可以通过增加传动装置的方式来使得自行车达到平衡，自行车的前后轮可以增至一样大小，使得自行车前后稳定。以后主要讨论自行车的传动装置的办法。 1. 齿轮传动 通过脚蹬将动力传动到齿轮，通过各级齿轮将动力传至主动轮。 A:主动齿轮，B:传动齿轮，C:从动轮，D:主动轮 图5 2. 皮带传动 通过脚蹬将动力传至皮带轮，主动皮带轮通过皮带将动力传至从动皮带轮，从动皮带轮将动力传至主动轮。 A:主动皮带轮，B:从动皮带轮，C:主动轮，D:皮带 图6 3. 链轮、链条传动 一般自行车所采用传动方式，即，通过脚蹬将动力传至主动链轮，主动链轮通过链条将动力传至从动链轮，从动链轮将动力传至主动轮。 原理图与图二相似 A:主动链轮，B:从动链轮，C:主动轮，D:链条 4.齿轮、轴传动 脚蹬将动力传至主动齿轮，主动齿轮通过齿轮轴将动力传至从动齿轮，带动主动轮转动。 图7 图8 各方案比较： 方案一，四均采用齿轮传动，原理较相似，方案二，三采用挠性传动，原理相似。 从传动效率来看，齿轮传动效率高于挠性件传动。 从使用寿命来看，齿轮传动的使用寿命比挠性传动的使用寿命长几倍，更加经久耐用。 方案四的轴和齿轮外面包有外壳，整个传动系统处于全封闭的工作环境中，泥水和沙土无法进入里面。用润滑脂防锈和润滑，润滑脂不会流出，润滑效果好。 其余三种方案传动件在暴露的环境下工作，润滑油容易流出，甚至沾到裤子上弄脏裤子，所以大多数人不加润滑油，链条及链轮上容易锈蚀。 从空间结构上看，方案四空间结构紧凑，占用空间小。其余三种方案占用空间大，并且二、三方案容易出现脱链，断链情况。 从成本上来看，二、三方案成本较接近，较一、四方案成本低，相比较而言四方案成本最高。 从养护维修方面看，一方案最为便捷，二、三方案次之，四方案最为复杂，需要对保护外壳进行拆解。 五、筛选最优方案 各方面综合考虑后，选定四号方案。 方案选定系统由中轴、中轴伞形齿轮、传动轴伞形前齿轮、传动轴、前齿轮外罩、传动轴护管、传动轴伞形后齿轮、后齿轮外罩、后轴、后轴伞形齿轮等部件构成；其中传动轴连接在所述中轴和所述后轴之间；连接在中轴一端的中轴伞形齿轮与连接在传动轴一端的传动轴伞形前齿轮相啮合；连接在传动轴另一端的传动轴伞形后齿轮与连接在后轴一端的后轴伞形齿轮相啮合，所述传动轴伞形前齿轮和后齿轮外部分别安装有齿轮外罩。 在传动实现过程中，由人力驱动脚蹬做回转运动，脚蹬带动中轴及其上连接的中轴伞形齿轮做回转，中轴伞形齿轮将回转运动传递至传动轴伞形前齿轮上，通过传动轴的传动作用，带动传动