发明创新设计结课作业

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1、发明创新设计与实践结课作业姓名：许班级：学号：电话：一、作业题目：货车起火原因及解决办法（装置）二、问题背景：【来源】近年来货车起火的事件频繁发生，货车起火经常在行驶过程中发生，司机无法在起火之前发现火灾隐患，最终导致大火蔓延，而货车起火经常导致车、货两空，直接造成了极大的经济损失。【关键问题分析】经过对以往多起货车起火事件的分析结合有关分析文献，本人总结出以下几点主要原因：（1）轮胎起火是主要原因。大约50%的货车起火事件都是轮胎起火造成的，而轮胎部分没有电路，因此不可能是电路起火所致。货车在空载时轮胎与地面摩擦较

2、小，但在高速远距离重载情况下，轮胎最容易因与地面摩擦起热而高温燃烧。如：（2）货车车轮部分主要由轮胎、车轴、制动器、制动鼓等组成。其中制动片与制动鼓最容易在长时间抱合情况下摩擦发热引起局部高温最终导致起火。制动片与制动鼓长时间摩擦主要是受地形因素影响，货车在长时间下坡过程中需要不断地制动，由于货车重载下坡时，质量大，惯性也大，需要的制动力也大，所以产生的摩擦热极高，目前为了解决此问题大多重型货车都配备有给车轮降温的专用水箱和管路设备以便长时间刹车使用，但经常有司机忘记及时给车轮降温而导致火灾发生。（3）其次，制动片与

3、制动鼓的磨损也会导致两者不正常接触。如果磨损较为严重，而司机又未及时更换就会造成制动片上的铆钉与制动鼓发生摩擦，而金属之间的摩擦会使局部温度迅速升高，极易引发轮胎起火。如右图。（4）司机未能及时对货车进行保养检修，导致车辆有零件故障隐患。有些司机在车辆行驶过程中抽烟，且会把烟头扔向窗外，烟头顺风可能会落在货车的货物上，在风力作用下极易起火。（5）轴承磨损也会导致温度升高引起车轮部分失火，但该种情况较少发生。三、TRIZ分析解决问题（1）TRIZ的技术系统进化法则技术系统的S曲线进化法则【婴儿期】：车载防火能力低，装置

4、可靠性差，缺乏材料、资金、技术支持，发展缓慢。单一地为轮胎浇冷水就如同这一时期，实际的应用效果比较差，会显著增加水箱重量，导致车重增加车体不够紧凑，使用过程加水过多可能会导致轮胎风化磨损加快，导致轮胎寿命和安全度下降，达不到预期的效果，甚至导致危险出现。同时也浪费了大量车体空间，造成运输空间的减少，使运输成本的大幅增长与期望的目的严重不成正比。【成长期】：运输的安全保障要求增加，作用价值和潜力显现，财力的投入增加，材料和技术的进步支持，性能和效率显著提高，防火装置快速发展。随着材料科学的发展，人们研究出各种高性能，耐

5、高温，等优点重重的新材料，使得刹车片的选材更加科学化，同时机电控制技术的迅速发展也使车轮温度检测和降温控制更加实时精确，司机安全意识的提高也使得车辆得到应有的保养，新的防火装置也加入车辆之中。（本防火装置的设计即处于该时期：）。【成熟期】：车载防火系统日趋完善，防火性能达到最佳，成本逐渐降低，功能更加多样化、先进化、智能化。【衰退期】：技术达到极限，很难有新突破，将被新的技术系统所替代，新的S曲线开始产生。（2）整体方向：增加防火系统的功能；传输尽可能多的功能到工作元件上；将一些系统功能转移到超系统或外部环境中；利用

6、内部或外部存在的可利用资源。防火系统应趋向于智能化、高效化、精确化、简约化方向发展。（3）IFTHENBUT分析：IF增加轮胎的浇水量，THEN轮胎部分得到降温，BUT车辆稳定性降低可能出现刹车失灵、漂移等危险且水箱笨重；IF将刹车片更换成耐高温易散热的高性能材料,THEN轮胎部分起火几率降低，BUT材料技术不够成熟、成本太高；IF在轮胎等易起火部位安装智能温度检测报警装置，THEN司机可以实时了解到车辆关键部位的温度，智能防火系统也会及时合理地利用有限的冷却资源对其降温，司机也可以根据警报采取果断措施，BUT需

7、要设计一套智能防火系统。因此选择设计一套智能车载防火系统。（3）最终理想解：表1最终理想解分析表问题分析结果设计最终目标？车载防火系统可以在易起火部位温度接近燃点时起到对司机警告作用并及时开启冷却系统对高温部件进行冷却，防火与未燃。理想化最终结果？车载防火系统可以集多功能、智能、高效、及时于一体。达到理想解的障碍是什么？（1）车载防火系统的冷却水箱不可能做到很大；（2）司机的提前防范意识可能不是太强。出现这种障碍的结果是什么？防火系统的有效降温事件受到冷却水箱容量的限制，防火系统的防火与未燃作用无法充分被利用。不出现

8、这种障碍的条件是什么？司机应该提高防范意识及时加水并检查车况，车载防火装置应最充分地利用有限的冷却水直到下次加水。创造这些条件所用的资源是什么？电能、空气、冷却物质、监测系统、控制系统、执行机构、机械能、承载装置。表2资源最优选择表资源类型选择结果电能车载电源冷却物质水、冷却液（价格相对高，但可以选用）检测系统红外温度传感器/人眼、烟雾探测器控