基于TRIZ与可拓创新方法的机械产品概念设计方法研究

提出一种机械产品概念设计的创新方法,对概念设计阶段进行细分,将发明问题解决理论(TRIZ)与可拓创新方法的优势相结合,建立了基于两者的概念设计过程模型。通过建立用户需求基元模型与共轭分析法,确定产品的需求与功能之间的关联性,构建产品功能分解树,得到根源冲突;然后运用TRIZ工具集提取工程参数查询对应的原理解,通过可拓变换生成多种概念方案;最后利用优度评价法,实现对概念方案的量化评价与优选。以小型管道清淤机器人为例进行系统的创新设计,验证了该方法实用性和有效性。

基于TRIZ理论的多工位柔性压曲机设计

针对压曲机单点单次压制曲块质量不稳定、提浆效果差等问题,采用TRIZ理论对压曲机进行总体方案创新设计。利用分割、多维化原理设计多工位压曲装置,包括落料、预压整形、3次捶打和脱模输出等6个工位,平均产量为500块/h。采用复制、动态化、改变参数、近似化原理设计锤头装置,每个模盒均对应包含8个可独立捶打的柔性锤头装置,实现24次/周期的多点、多频次柔性捶打。运用SolidWorks进行设备虚拟建模,通过样机验证方案。试验结果表明,设备压制的曲块含水率约为12%,曲块表面提浆效果面积比约为82%,曲皮厚度约为0.96 cm,曲块中间松、四周紧,断面整洁。研究为压曲机的创新设计提供新的思路。

参数优化设计与TRIZ理论集成设计方法研究

为消除存在于设计方案中的设计冲突,扩展可行解的备选空间,在研究设计冲突的捕捉方法以及资源引入的要求的基础上,提出将参数优化设计与TRIZ理论集成的设计方法。分析了参数优化设计问题的分类以及冲突的特点,提出了以ENV(Element Name Value)模型来表达优化设计冲突的方法,该方法用于支持优化设计冲突向TRIZ冲突问题的模型转化。提出了优化设计冲突的四种求解方法及冲突求解路径,构建了参数优化设计与TRIZ结合应用的过程模型,并解释了过程模型中的关键步骤。应用所提出的方法对X型竖矩形驳接爪进行再设计,应用Ansys Workbench进行参数优化设计及仿真,通过仿真数据的对比验证所提出的方法的有效性。

思维激励、平行思维与TRIZ创新思维比较

TRIZ是一种杰出的、源于科技创新实践的技术创新发展理论和辩证方法。通过与思维激励、平行思维比较分析,有机融联TRIZ创新工具、整合改进头脑风暴及六顶思考帽,提出“S-TRIZ平行思维头脑风暴”团队创新应用的一般模型。该模型是S-TRIZ团队应用的一个侧面探索,使团队创新协同过程中工具驾驭简单易行,思维过程划分更细致,思维协同更加明确。一方面,体现TRIZ“技术辩证法”在创新过程中的重要作用;另一方面,体现技术创新过程的“全脑思维”。

基于TRIZ的猕猴桃采摘机设计

针对猕猴桃采摘效率低、易损伤果实等问题,应用TRIZ理论指导猕猴桃采摘机的设计。通过需求分析,确定猕猴桃采摘机的作业流程。基于系统功能分析识别旋拧式猕猴桃采摘末端执行器的功能缺陷,应用因果分析、物场分析等TRIZ工具对采摘末端执行器求解创新方案,创新设计出一种自动定位果树—识别果实—剪断果梗—收集果实的猕猴桃采摘机。应用ADAMS对末端执行器采摘动作进行步态仿真、应用MATLAB对采摘机作业空间和采摘轨迹进行动态仿真,结果表明:猕猴桃采摘机采摘轨迹空间范围为X方向行程约1.4 m、Y方向行程约1.8 m和Z方向行程约2.3 m;采摘速度为8 s/个,末端执行器采摘过程作业动作平稳连贯,满足预期设计要求。在产品概念设计阶段应用TRIZ理论,有利于产生高质量、多层级的概念解,提高产品设计效率。

基于FBS-TRIZ的园艺拖拉机设计研究

目的关注园艺拖拉机使用过程中驾驶者的相关行为,提取园艺拖拉机驾驶者的使用需求,并将其转化为产品技术特性的设计要求,提升园艺拖拉机驾驶者的用户需求满意度。方法将FBS-TRIZ理论融合作为研究园艺拖拉机功能需求映射的方法。通过对用户行为特征的分析,结合用户访谈、问卷调研等方式获取用户需求,运用FBS模型,构建出园艺拖拉机功能需求模型,将行为作为连接功能需求与产品结构的纽带,通过分析获取解决设计问题的方法;运用TRIZ理论进行冲突问题的分析与转化,并针对设计层面产品特性的矛盾提出解决方案。结论FBS与TRIZ理论的融合应用能够将用户需求精准转化为技术特性层面的设计要求,对园艺拖拉机用户需求设计方面的不足提出了相应的解决方案,为设计师提供了将用户需求向功能结构的映射转化的指导,验证了该方法的有效性。

基于TRIZ冲突解决理论的老年用品可用性设计方法

为有效解决老年用品可用性设计中的冲突问题,将可用性与冲突解决理论融合,提出一种老年用品可用性设计方法。由于传统TRIZ参数对老年用品的不适用和模糊性,在老年用品的可用性设计中难以获得解决方案。从老年用品的可用性设计冲突入手,将TRIZ的工程参数筛选出老年可用性设计领域的26个专属可用性参数,采用灰色关联分析法对参数进行可用性分类,从感知层、认知层和执行层进行冲突矩阵的重构;建立了基于冲突解决理论的老年用品可用性设计过程模型,并应用于老年药盒的可用性设计实例。结果表明:文中方法能系统化地解决老年用品可用性设计中的冲突问题,使老年用品可用性设计方法和TRIZ的应用领域得到进一步拓展。

基于TRIZ理论的智能配送小车整机系统研究

随着社会经济的迅速发展,全球多国都围绕智能物流配送开始了技术开发及产品布局,智能化的物流配送形式已经出现,开发一种用于物流配送的智能系统或智能装置非常有必要。运用TRIZ理论中40个发明原理、39个工程参数及冲突解决矩阵对智能配送小车的功能进行分析,形成冲突对应的解决方案。结合树莓派小车的控制逻辑,对其总体结构设计、系统模块进行整合优化,使智能配送小车系统能够实现环境信息的感知、自动避障和循迹运行的功能。

基于TRIZ理论的采茧机器人创新设计

针对采茧机采茧质量差、效率低等问题,基于TRIZ理论设计一种采茧机器人。采用九屏幕分析法、组件分析法和因果轴分析法,得出采茧机效率低、质量差等问题的根本原因:存在下茧、适应性不足、顶杆维修效率低等;运用技术矛盾法、物理矛盾法和物—场模型法对采茧机存在的问题进行求解,创新设计执行器、姿态转换器、仿形压头及剔茧装置等关键部件,并结合实际工况完成采茧机器人的整机设计。利用有限元仿真软件,进行顶杆与仿形压头采茧试验,分析蚕茧的变形和动力学响应,结果表明:采用仿形压头采茧,蚕茧总变形最大值减少96%,等效应力最大值减少91.7%,等效弹性应变最大值减少88.2%。

基于Kano-TRIZ的中老年户外腰背按摩器设计研究

目的分析户外腰背按摩器的用户需求,在此基础上对其进行分类并完成优先级排序,以找到提高用户满意度的需求项,进而为户外腰背按摩器的创新设计提供新的参考。方法通过文献分析法和访谈法得出户外腰背按摩器的用户初始需求项;运用KJ法归纳用户需求;结合调查问卷和Kano模型进行筛选,得出中老年人对户外腰背按摩器的四个需求属性类别及排序;借助TRIZ理论分析工具进行设计实践。结果户外腰背按摩器的基本型需求和期望型需求主要体现在产品操作简单,结构简单稳固及滚轮防滑;魅力型需求主要体现在腰背部按摩、提供按摩滚轮、按摩器高度可调节的功能方面。结论通过对中老年人的需求属性分析,为今后户外健身器材提供新的设计思路与参考。

基于TRIZ与DFSS的污泥烘干机专利规避创新设计

为解决传统专利规避设计缺乏合理的挖掘与解决问题的过程,其设计方案可能存在潜在失效模式的问题。结合TRIZ与六西格玛设计提出一种新的专利规避创新设计方法,并将其应用到污泥烘干机的专利规避创新设计当中。挖掘并分析目标专利,识别需求,进而确定规避方向,进行改进创新设计并做优化。成功对现有污泥烘干机专利进行了规避创新设计,使创新之后的污泥烘干机具有烘干效率高、节能环保、有效防粘壁、实现自动上料的优点。验证了所提出方法的可行性,为企业产品的专利规避设计提供了参考。

基于专利布局和TRIZ的防滴水折叠伞设计研究

为解决折叠伞在使用后存在的雨水处理不便等问题,采用TRIZ创新方法设计了一种新型折叠伞。并对设计方案进行专利布局保护。首先,选取关键词和IPC分类号构建检索式,利用专利搜索引擎确定全球折叠伞专利并分析技术构成;然后,运用TRIZ创新方法对折叠伞进行创新设计,得到防滴水折叠伞核心专利;最后,结合专利布局的组合类型,围绕核心专利对折叠伞进行降落伞型的组合式专利布局。结果表明,所设计的防滴水折叠伞可实现雨水的便捷处理且便于收纳,并通过专利布局保护对核心专利进行了有效保护。研究结果为制伞企业构建完善创新设计和专利防御体系提供了一种有效方法。

基于TRIZ理论的专创融合教学探索与实践

专创融合课程建设是高校创新创业教育深化改革的方向,也是高校培养创新人才的重要途径,旨在解决当前面临的创新创业教育与专业教育结合不紧、创新课程与专业课程脱钩的棘手难题。油气储运工程是石油化工领域的特色交叉专业,基于TRIZ理论探索油气储运工程专业课程的融合创新,对深化专创融合、提升教学质量具有重要的指导意义。

TRIZ方法在《拖拉机构造》课程教学中的探索与应用

在专业课程教学中培养学生的创新能力和创新意识,对学生以后从事本专业的工作或继续深造具有重要的意义。本文探讨了TRIZ方法在农业机械化及自动化专业的核心课程《拖拉机构造》中的应用,旨在提高学生的创新思维和创新能力。分析拖拉机构造教学中存在的问题,结合TRIZ创新方法的应用特点,在课程教学大纲中融入了TRIZ方法的内容,并以实际案例探讨了TRIZ理论融入《拖拉机构造》课程教学中的应用可行性及效果。

TRIZ理论在提高石油钻井平台涂料耐腐蚀性方面的应用

目的提高石油钻井平台防腐涂料的耐腐蚀性,减少由于石油钻井平台防腐涂层失效造成的经济损失。方法本文以石油钻井平台漆装系统为研究对象对其进行系统分析,并基于TRIZ理论(Teoriya Reshenivya Izobreatatelskikh Zadatch,TRIZ,译为发明问题解决理论)中的功能分析、因果分析、裁剪、九屏幕法、物理矛盾等工具对石油钻井平台漆装系统中涂料的组成成分进行创新设计。结果本文共得到了12个方案,通过初步分析选用了其中的5个方案构成解决问题的最优方案:首先在聚氨酯面漆中加入共轭结构的邻羟基苯甲酸甲酯,同时加入对苯醌自由离子捕捉剂,捕捉二氧化钛分子因吸收紫外线产生的自由基,防止面漆老化。此外还在面漆中加入OTS-SiO_(2)超疏水材料,阻止微生物附着。然后将环氧树脂中间漆中的不锈钢鳞片由不导电的玻璃鳞片替换。最后在底漆中加入弹性材料(微米级橡胶粒子),改善涂层易剥落的问题。结论该研究成果为提高防腐涂料的耐蚀性和环保性提供了参考。

新工科背景下融入TRIZ的大学生机械创新设计实训路径

在新工科背景下,培养学生面向工程问题的创新设计能力是机械专业人才培养的关键。文中以“CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)创新设计”项目式实践课程为依托,将TRIZ(Theroy of Inventive Problem Solvling)创新方法和设计流程引入到大学生机械创新设计实训教学环节中。学生通过对TRIZ理论的基本原理和设计流程的学习,以具体项目为依托,运用TRIZ理论开展项目问题分析,解决设计过程中存在的技术冲突与矛盾问题,使学生在创新设计过程中有章可循,为本科生机械创新设计能力的提升提供借鉴思路。

基于TRIZ理论的一种提升罗茨真空泵基础压力的设计方法

以TRIZ理论为研究工具,采用因果分析方法得到了影响罗茨真空泵基础压力的根本原因和薄弱点,通过技术矛盾和技术系统进化法则解决方案模型的启示,进一步改进了罗茨真空泵的密封结构和转子型线,然后基于改进方案,对ZJP70型罗茨真空泵进行了优化。测试结果表明:在同等条件下,优化后的新型罗茨真空泵基础压力提升明显,同时最大零流量压缩比、整机漏率和噪声等核心指标也得到了显著改善。

基于感性工学与TRIZ的助眠仪创新设计研究

目的为解决当前市面上助眠产品对青年用户群体情感需求关注不足、缺乏针对性的问题,运用感性工学与TRIZ相关研究方法,设计一款针对青年用户群体的助眠仪。方法首先,建立基于感性工学与TRIZ理论的助眠仪创新设计流程,收集筛选感性词汇与样本,运用感性工学构建助眠仪设计要素与感性意象的判断矩阵;其次,采用主成分分析法对数据降维,确定影响助眠仪感性判断的主要因素,分析归纳样本得到待满足设计需求特征;最后,使用冲突理论对助眠仪进行创新设计。结果在创新设计流程的指导下,科学高效地开发设计了符合用户感性需求的助眠仪。结论助眠仪创新设计实例表明,应用感性工学与TRIZ能科学有效地将用户情感需求转化为设计元素,并能进行符合目标用户需求的创新设计,同时,该设计流程能在相关产品进行创新设计时提供思路与方法。

基于TRIZ理论的圆柱波浪型刺梨采摘机设计与试验

为解决目前刺梨机械化采摘过程中损伤大、稳定性差、采摘效率受成熟度影响的问题,设计一种适应于山区作业环境的采摘机构。基于TRIZ理论对已设计出的耙型刺梨采摘机构进行功能组件系统分析,定位有害功能和过度功能,围绕采摘效率、运行稳定性、适应性三个指标,应用TRIZ理论标准解确定发明原理,再通过物场模型寻找问题的解决方案,设计圆柱波浪型采摘结构。应用ADAMS软件进行模拟仿真,验证设计的可行性,通过三个单体组合的背负式刺梨采摘机田间试验,结果表明:刺梨采净率为96.05%;采净率受到刺梨果成熟度影响不大;破损率为0.66%;采摘效率为11.22 kg/min,此设计可有效保证刺梨机械化采摘作业的有效性和可靠性,为新型高效低损采收机研究提供重要参考。

基于KANO模型与TRIZ理论的竹质椅类家具创新设计

竹板材家具作为竹家具工业化生产的一个新的方向,可有效缓解我国木材短缺的现状,有利于充分利用我国丰富的竹林资源,但目前竹家具的设计、研究和生产仍存在许多不足。为了给竹家具的创新设计寻找一种新的现代化设计方法,本研究将KANO模型与TRIZ理论相结合,以竹质椅类家具为例,对竹家具设计展开研究。经过文献查阅调研后进行KANO问卷的设计,对KANO问卷结果进行分析后得出外观现代简洁、可调节2个魅力型需求指标。通过问卷所得的两项设计需求以及竹材自身性质的分析,进行了竹质椅类家具方案的初步设计。将问卷所得需求转化为3项技术矛盾,利用TRIZ矛盾矩阵寻找相应的发明原理并筛选出适用的设计方法进行分析,得出设计改进策略,代入初步设计方案中进一步优化,得出最终的竹质椅类家具方案。本研究通过完整的竹质椅类家具创新方案设计流程,验证了所建立的竹家具创新设计方法的科学性及实用性,为竹家具的设计、加工、生产等提供了更加标准高效的解决思路,从而为竹家具的设计制造提供参考。