汽车方向盘的演变分析

论文摘要

汽车已经经历了一百二十多年的风风雨雨。在汽车的变化历程中,常常掌握着驾驶员和乘车人生命安全的操控部件——方向盘,无论从外观造型、结构、功能、材料、色彩以及尺寸等都经历了一系列的演变。本文翻阅历史的篇章,对汽车方向盘的外观造型的演变过程进行了系统地分析。按照时间顺序,追溯到十九世纪,探索早期汽车转向装置的雏形“手柄式操纵杆”；再整理和分析从1890年到1990年间方向盘的外观造型从四辐变化为三辐、两辐造型的演变过程；接着对1990年以后现代汽车方向盘的造型发展情况做了研究,从普通的方向盘,到概念车上使用的前卫方向盘,以及退化连接的中央集控式方向盘等都进行了详细分析；总结了方向盘由原来的单一色彩,变化为现在的多种色彩的演变过程；方向盘的材料也从早期的金属和塑料材料,增添为现代方向盘多种材料；方向盘的功能也由原来的单一转向功能,发展为现代的多功能集成方向盘；方向盘的截面尺寸也经历了由小到大的相应变化过程。分析了方向盘演变过程中的三个重要因素：“注重人性化”、“与汽车内部和外部环境相协调”及“高科技应用”依据发明创造理论TRIZ的技术系统进化模式,对汽车转向系统的演变规律进行了深入地探讨。汽车转向系统的结构沿着单铰接机构、平行连杆式转向系统的多铰接机构、液压辅助动力转向系统、气压辅助动力转向系统、电动辅助动力转向系统等五个阶段进化,它的进化路线基本遵循TRIZ技术系统进化模式中“增加系统灵活性”的进化路线,并按照该路线推测,未来很可能会出现依靠“场”作为动力来辅助汽车转向的系统。汽车方向盘的外观造型依据了TRIZ的“分割原理”进行分割设计,演化出基于圆形的多种切割形态方向盘。汽车方向盘的功能也遵循了TRIZ的“通过集成以增加系统的功能,再逐渐简化系统”的进化模式,由“手柄式操纵杆”到“多功能方向盘”,再到“无方向盘系统”演绎了一个从简单进化到复杂,再从复杂趋于简单的过程。通过搜集1985-2006年方向盘技术方面的大量专利,整理和分析后得到汽车方向盘技术的专利数-时间曲线、专利级别-时间曲线、性能-时间曲线和利润-时间曲线,将这四组曲线与TRIZ的技术成熟度预测曲线相对比,利用TRIZ的技术成熟度预测方法,对汽车方向盘的技术作了一个全面地分析和成熟度的预测,得出汽车方向盘技术处于生命周期中的成熟阶段中期的结果。最后,基于预测结果,展望汽车方向盘的未来,分析和总结未来方向盘可能的几种进化趋势,提出未来方向盘的概念设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 汽车的发展历程
• 1.1.2 TRIZ理论简介
• 1.2 课题来源
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.3.1 目的
• 1.3.2 意义
• 第二章 汽车方向盘外观造型的演变
• 2.1 汽车转向装置的雏形
• 2.1.1 手推单轮车
• 2.1.2 脚踏车
• 2.1.3 世界上第一辆摩托车
• 2.1.4 三轮蒸汽机汽车
• 2.2 汽车诞生早期的转向操纵装置
• 2.2.1 单手柄转向操纵杆
• 2.2.2 双手柄十字交叉转向操纵杆
• 2.3 1890-1990百年汽车方向盘外观造型的演变
• 2.3.1 圆形方向盘造型的诞生
• 2.3.2 方向盘安装方式的变迁
• 2.3.3 四辅方向盘造型
• 2.3.4 三辅方向盘造型
• 2.3.5 两辅方向盘造型
• 2.3.6 方向盘尺寸的变化
• 2.3.7 方向盘色彩的变化
• 2.4 1990年以后现代汽车方向盘的迅速变革
• 2.4.1 常见的方向盘造型
• 2.4.2 新方向盘造型
• 2.4.3 现代汽车方向盘的色彩
• 2.4.4 现代汽车方向盘的材料
• 2.5 新概念的转向控制系统的出现
• 2.6 汽车方向盘演变的因素
• 2.6.1 注重人性化
• 2.6.2 与汽车内部和外部环境相协调
• 2.6.3 高科技的融入
• 2.7 小结
• 第三章 汽车转向系统的演变分析
• 3.1 TRIZ的技术系统进化理论
• 3.1.1 TRIZ简介
• 3.1.2 TRIZ的技术系统进化理论
• 3.2 汽车转向系统的演变分析
• 3.2.1 汽车转向系统的结构演变
• 3.2.2 汽车转向操纵机构的功能演变
• 3.2.3 汽车转向操纵机构外观造型的演变
• 3.3 小结
• 第四章 汽车方向盘的技术成熟度预测
• 4.1 TRIZ的技术成熟度预测方法
• 4.1.1 分段S曲线
• 4.1.2 技术成熟度预测曲线
• 4.1.3 建立产品的四组曲线
• 4.1.4 综合评价和预测
• 4.2 汽车方向盘技术的四组曲线的建立
• 4.2.1 专利数目-时间曲线
• 4.2.2 性能-时间曲线
• 4.2.3 利润-时间曲线
• 4.2.4 专利级别-时间曲线
• 4.3 综合评价和预测方向盘的成熟度
• 4.3.1 综合评价和预测
• 4.3.2 预测结论评价
• 第五章 未来汽车方向盘概念设计
• 5.1 汽车方向盘造型设计原则
• 5.1.1 设计前期人机尺寸的输入
• 5.1.2 设计的基本原则
• 5.2 汽车方向盘的发展方向
• 5.3 未来汽车方向盘概念设计
• 5.3.1 概念一:"赛车式"方向盘
• 5.3.2 概念二:轮缘加宽、造型"三维立体化"方向盘
• 5.3.3 概念三:可变形方向盘
• 5.3.4 概念四:可检测驾驶员人体信息的方向盘
• 5.3.5 概念五:左右手握式转向手柄
• 5.3.6 概念六:变速杆
• 5.3.7 概念七:无方向盘系统
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 攻读硕士学位期间发表的论文与获奖情况
• 附录