1、改善液壓管路接頭的密封設(shè)計解決問題的流程矛盾分析描述問題資源分析系統(tǒng)分析及裁剪效應(yīng)庫及專利庫方案評價物場分析小人法因果分析進化樹分析描述問題定義技術(shù)系統(tǒng)名定義技術(shù)系統(tǒng)名稱及其功能稱及其功能問題初始情境描問題初始情境描述：完整描述系述：完整描述系統(tǒng)的工作原理統(tǒng)的工作原理描述系統(tǒng)當(dāng)前存描述系統(tǒng)當(dāng)前存在的主要問題在的主要問題主要缺點在什主要缺點在什么情況下出現(xiàn)么情況下出現(xiàn)初步思路或類似初步思路或類似問題的解決方案問題的解決方案及存在的缺陷及存在的缺陷明確要解決的問明確要解決的問題題對新技術(shù)系統(tǒng)的對新技術(shù)系統(tǒng)的要求要求技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)IFR項目名稱:提高(降低)+技術(shù)系統(tǒng)+參數(shù)描述問題產(chǎn)品簡介產(chǎn)品簡介

2、所屬行業(yè)所屬行業(yè)航空制造航空制造產(chǎn)品產(chǎn)品/ /企業(yè)企業(yè)背景背景液壓管路接頭應(yīng)用于飛機上液壓管路的連接，要求液壓管路接頭應(yīng)用于飛機上液壓管路的連接，要求在液壓作用下具有良好的密封性和可靠性，并且能在液壓作用下具有良好的密封性和可靠性，并且能夠適應(yīng)多種飛機工況，保證穩(wěn)定的性能。夠適應(yīng)多種飛機工況，保證穩(wěn)定的性能。產(chǎn)品現(xiàn)狀產(chǎn)品現(xiàn)狀該接頭是一種新型的液壓管路接頭，廣泛應(yīng)用于各該接頭是一種新型的液壓管路接頭，廣泛應(yīng)用于各種機型，但在使用中發(fā)生了頻繁的液壓油滲漏故障種機型，但在使用中發(fā)生了頻繁的液壓油滲漏故障描述問題技術(shù)系統(tǒng)名稱：液壓管路接頭技術(shù)系統(tǒng)功能：連接密封管子定義技術(shù)系統(tǒng)名定義技術(shù)系統(tǒng)名稱及其功能

3、稱及其功能描述問題問題初始情境描問題初始情境描述：完整描述系述：完整描述系統(tǒng)的工作原理統(tǒng)的工作原理1.1. 管子管子4 4端頭的凸起鑲?cè)牍芴锥祟^的凸起鑲?cè)牍芴? 3內(nèi)壁的凹槽內(nèi)，防止兩者脫開，但并不完內(nèi)壁的凹槽內(nèi)，防止兩者脫開，但并不完全壓緊，在自由狀態(tài)下兩者之間是松動的；全壓緊，在自由狀態(tài)下兩者之間是松動的；2.2. 螺母螺母2 2與接頭與接頭1 1的螺紋擰緊后，螺母的螺紋擰緊后，螺母2 2將管套將管套3 3壓向接頭壓向接頭1 1，使管套，使管套3 3外壁外壁的球面與接頭的球面與接頭1 1內(nèi)壁的錐面互相壓緊，實現(xiàn)外圈密封內(nèi)壁的錐面互相壓緊，實現(xiàn)外圈密封管套與接頭管套與接頭之間的密封；之間的密

4、封；3.3. 接頭接頭1 1對管套對管套3 3的壓力，使管套的壓力，使管套3 3向內(nèi)收縮、與管子向內(nèi)收縮、與管子4 4之間產(chǎn)生壓緊力，之間產(chǎn)生壓緊力，從而實現(xiàn)內(nèi)圈密封從而實現(xiàn)內(nèi)圈密封管套與管子端頭之間的密封；管套與管子端頭之間的密封；4.4. 管套管套3 3對接頭對接頭1 1的反作用力，使接頭的反作用力，使接頭1 1向外膨脹，使其與螺母之間的螺向外膨脹，使其與螺母之間的螺紋配合互相壓緊、產(chǎn)生自鎖力。紋配合互相壓緊、產(chǎn)生自鎖力。（注：圖示為接頭擰出狀態(tài)，且未示出左側(cè)管子組件）（注：圖示為接頭擰出狀態(tài)，且未示出左側(cè)管子組件）描述問題 該該接頭是一種新型的液壓管路接頭，廣泛應(yīng)用于各種機型，但在接頭是

5、一種新型的液壓管路接頭，廣泛應(yīng)用于各種機型，但在使用中發(fā)生了頻繁的液壓油滲漏故障。使用中發(fā)生了頻繁的液壓油滲漏故障。描述系統(tǒng)當(dāng)前存描述系統(tǒng)當(dāng)前存在的主要問題在的主要問題描述問題主要缺點在什主要缺點在什么情況下出現(xiàn)么情況下出現(xiàn)1、未裝機件地面試驗時，從未發(fā)生；、未裝機件地面試驗時，從未發(fā)生；2 安裝在飛機上，無論在地面還是飛行中，均有發(fā)生；安裝在飛機上，無論在地面還是飛行中，均有發(fā)生；3 將飛機上的故障件拆下用于地面試驗，仍會發(fā)生；將飛機上的故障件拆下用于地面試驗，仍會發(fā)生；4高壓管的泄漏發(fā)生概率明顯高于低壓管；高壓管的泄漏發(fā)生概率明顯高于低壓管；5 鋁合金管的泄露發(fā)生概率高于鋼管。鋁合金管的泄

6、露發(fā)生概率高于鋼管。描述問題 目前液壓油滲漏問題主要是從管路接頭材料方面考慮，但無法徹底目前液壓油滲漏問題主要是從管路接頭材料方面考慮，但無法徹底解決滲漏問題解決滲漏問題初步思路或類似初步思路或類似問題的解決方案問題的解決方案及存在的缺陷及存在的缺陷描述問題明確要解決的問明確要解決的問題題對新技術(shù)系統(tǒng)的對新技術(shù)系統(tǒng)的要求要求技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)IFR如何改善液壓管路接頭的密封設(shè)計，如何防止液壓油滲漏如何改善液壓管路接頭的密封設(shè)計，如何防止液壓油滲漏能將兩段管子連接在一起，可靠、無滲漏、體積小、重量輕能將兩段管子連接在一起，可靠、無滲漏、體積小、重量輕液壓管路不需要接頭，能自己連接在一起液壓管路不需

7、要接頭，能自己連接在一起解決問題的流程矛盾分析描述問題資源分析系統(tǒng)分析及裁剪效應(yīng)庫及專利庫方案評價物場分析小人法因果分析進化樹分析系統(tǒng)分析 組件模型接頭連接 傳遞振動管子管子螺母管套液壓油鎖緊向外徑向壓緊施壓軸向壓緊管子端頭連接向內(nèi)徑向壓緊機體支撐振動系統(tǒng)分析1.內(nèi)圈和管子端頭之間的密封不足。內(nèi)圈和管子端頭之間的密封不足。2.機體結(jié)構(gòu)對管子的振動有害。機體結(jié)構(gòu)對管子的振動有害。3.管子傳遞到管子端頭的振動有害。管子傳遞到管子端頭的振動有害。 通過組件模型分析，我們描述了系統(tǒng)中的組件都有哪些，以及它們之間的通過組件模型分析，我們描述了系統(tǒng)中的組件都有哪些，以及它們之間的相互關(guān)系，并得出導(dǎo)致滲漏可

8、能的三個功能因素：相互關(guān)系，并得出導(dǎo)致滲漏可能的三個功能因素：因果分析1內(nèi)圈不足內(nèi)圈密封面積不足管子端頭壓緊力過度管子端頭變形有害管子端頭不足油滲漏有害螺母擰緊力過度扳手力矩缺乏管子端頭內(nèi)壁支撐缺乏管子端頭內(nèi)部空間不足密封性強度因果分析2管子振動有害機體結(jié)構(gòu)不可控管子端頭振動有害管子端頭變形有害振動根據(jù)組件分析我們知道，油滲漏的原因是：內(nèi)圈密封不足。根據(jù)組件分析我們知道，油滲漏的原因是：內(nèi)圈密封不足。通過因果分析，引起內(nèi)圈密封不足的根本原因是：通過因果分析，引起內(nèi)圈密封不足的根本原因是：1 密封面積不足；密封面積不足；2 管子端頭存在有害變形。管子端頭存在有害變形。因果分析資源分析管子端頭變形

9、有害物質(zhì)資源：管套、螺母能量資源：壓緊力信息資源：物質(zhì)資源：能量資源：信息資源：變形形式、變形參數(shù)前序操作：安裝過程能量資源后序操作：漏油能量資源：矛盾分析技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾1 根據(jù)因果分析,內(nèi)圈密封不足的原因是密封面積不足。如果我們直接增加密封面積，將導(dǎo)致零件尺寸增加從而導(dǎo)致重量增加。改善的參數(shù): 靜止物體的面積 惡化的參數(shù):靜止物體的重量矛盾分析技術(shù)矛盾 通過查找創(chuàng)新原理，選擇適用于本項目的14號原理：曲面化原理。矛盾分析技術(shù)矛盾v備選方案1 采用鋸齒形內(nèi)表面的管套，滾壓管子端頭使管子在工具和管套內(nèi)表面的擠壓下產(chǎn)生塑性變形，使兩者貼合面緊密貼合。 技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾2 根據(jù)因果分析,管

10、子端頭產(chǎn)生有害變形的原因是強度不足。通過增加管子厚度可以提高強度，但顯然會增加重量。改善的參數(shù): 物質(zhì)的量惡化的參數(shù):靜止物體的重量 矛盾分析技術(shù)矛盾 通過查找創(chuàng)新原理，選擇適用于本項目的35號原理：物理或化學(xué)參數(shù)改變原理。矛盾分析技術(shù)矛盾矛盾分析技術(shù)矛盾v備選方案2通過技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理給我們的提示，改變金屬的物理或化學(xué)參數(shù)，最直接的方法是改變材料。因此方案2為采用更高強度的管子。技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾3 根據(jù)因果分析,管子端頭產(chǎn)生有害變形的原因是強度不足。通過改變材料、熱處理等措施可以提高強度，但會造成整個管子的加工難度增加。改善的參數(shù): 強度惡化的參數(shù):可制造性 矛盾分析技術(shù)矛盾 通過查找創(chuàng)新

11、原理，選擇適用于本項目的3號原理：局部質(zhì)量原理，以及10號原理：預(yù)先作用原理。矛盾分析技術(shù)矛盾矛盾分析技術(shù)矛盾v備選方案3通過技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理給我們的提示，讓物體的不同部分各具不同功能，可采用局部熱處理的方法對管子端頭進行熱處理，提高管子端頭的強度，但管子主體還是原來的強度，不造成管子主體的制造性惡化。矛盾分析技術(shù)矛盾v備選方案4通過技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理給我們的提示，預(yù)先作用原理，管子端頭取消波浪形狀，采用內(nèi)徑小于管子外徑的管套。裝配時，將管子端頭用液氮進行冷縮處理然后插入管套內(nèi)，當(dāng)恢復(fù)常溫時，管套與管子形成緊密連接。矛盾分析技術(shù)矛盾v備選方案5通過技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理給我們的提示，預(yù)先作用原理

12、，采用內(nèi)徑略小于管子外徑的記憶合金管套，安裝時改變溫度使其膨脹以便于安裝。矛盾分析技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾4 根據(jù)因果分析,管子端頭缺乏內(nèi)部支撐的原因是端頭內(nèi)部空間不足。如果我們改變管子端頭的形狀、增加內(nèi)部空間，將導(dǎo)致體積的增大。改善的參數(shù): 形狀惡化的參數(shù):靜止物體的體積矛盾分析技術(shù)矛盾 通過查找創(chuàng)新原理，選擇適用于本項目的7號原理：嵌套原理。矛盾分析技術(shù)矛盾v備選方案6在管子端頭設(shè)置擴口，以增加內(nèi)部空間、設(shè)置內(nèi)部支撐矛盾分析技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾技術(shù)矛盾5 根據(jù)因果分析,管子端頭變形的原因是缺乏內(nèi)部支撐。如果我們設(shè)置支撐端頭的形狀結(jié)構(gòu)，將造成重量增加。改善的參數(shù): 形狀惡化的參數(shù):靜止物體的重量

13、矛盾分析技術(shù)矛盾 通過查找創(chuàng)新原理，選擇適用于本項目的3號原理：局部質(zhì)量原理。矛盾分析技術(shù)矛盾v備選方案7管子端頭設(shè)置喇叭形擴口，將接頭端頭的喇叭形改為錐形，連接后插入管子端頭內(nèi)部形成內(nèi)部支撐。管套內(nèi)表面取消凹槽、前端設(shè)置喇叭口，管套的喇叭口壓在管子端頭喇叭口的外錐面。物場分析管套3與接頭1之間作用力不足，引入新的物質(zhì)：如：接頭1纏繞生膠帶、麻絲等物質(zhì)；或在管套3前增加石棉墊圈、O型圈等。管套接頭機械場管套接頭機械場機械場生膠帶/石棉墊圈物場分析v備選方案8：管套3與接頭1之間作用力不足，引入新的物質(zhì)：如：接頭1纏繞生膠帶、麻絲等物質(zhì)；或在管套3前增加石棉墊圈、O型圈等（如下圖所示）。進化分析

14、選用“物體表面特性進化路線”v備選方案9：原先產(chǎn)品的管套3與管接頭4內(nèi)錐面接觸面為光滑表面，可進化為凹凸表面接觸（如下圖1），進一步進化為粗糙表面（如圖2 備選方案1），后還可進化為特殊性能表面（如微觀毛細孔彈性表面）；對于管接頭1內(nèi)錐表面與管套3的接觸面也同樣可以采用“表面特性進化”路線（現(xiàn)在為光滑接觸，可以進化為凹凸接觸、粗糙表面接觸、粗糙接觸（類似于汽車輪胎外紋路）、特殊性表面（更加細小的彈性紋路表面） 平滑表面帶有突起的表面粗糙表面帶有活性物質(zhì)的表面方案評價v方案列表序號名稱方案描述1采用鋸齒形內(nèi)表面的管套采用鋸齒形內(nèi)表面的管套，滾壓管子端頭使管子在工具和管套內(nèi)表面的擠壓下產(chǎn)生塑性變形

15、，使兩者貼合面緊密貼合。2采用新材料采用更高強度的管子3對管子端頭進行局部熱處理對管子端頭進行局部熱處理，提高管子端頭的強度，但管子主體還是原來的強度，不造成管子主體的制造性惡化。4采用冷縮裝配工藝管子端頭取消波浪形狀，采用內(nèi)徑小于管子外徑的管套。裝配時，將管子端頭用液氮進行冷縮處理然后插入管套內(nèi)，當(dāng)恢復(fù)常溫時，管套與管子形成緊密連接。5采用記憶合金管套采用內(nèi)徑略小于管子外徑的記憶合金管套，安裝時改變溫度使其膨脹以便于安裝。6管子端頭擴口在管子端頭設(shè)置擴口，以增加內(nèi)部空間、設(shè)置內(nèi)部支撐方案評價 方案評價與決策: 運用工程經(jīng)驗及同類實例的應(yīng)用情況對備選方案進行評價與決策。方案評價方案1，采用鋸齒

16、形內(nèi)表面的管套。直接優(yōu)點：增加密封部位的接觸面積；間接優(yōu)點：降低管子端頭的加工難度，允許采用更高強度的管子材料。應(yīng)用情況：國外在同類系統(tǒng)中有應(yīng)用。評價： 方案評價方案2，采用新材料。優(yōu)點：增加管子的強度；缺點：難加工、惡化制作性；成本提高。應(yīng)用情況：需結(jié)合方案1或方案4、5。評價： 方案評價方案3，對管子端頭采用局部熱處理。優(yōu)點：增加管子端頭的強度；缺點：難加工、惡化制作性；成本提高。應(yīng)用情況：需結(jié)合方案1或方案4、5。評價： 方案評價方案4，采用冷縮裝配工藝。優(yōu)點：降低裝配難度，允許采用更高強度的管子材料；缺點：可靠性待驗證。應(yīng)用情況：在襯套、軸承等安裝上有應(yīng)用。評價： 方案評價方案5，采用記憶合金管套。優(yōu)點：降低裝配難度，允許采用更高強度的