基于ARIZ的采煤机截割滚筒节能方案研究

采煤机截割滚筒能耗高、效率低的问题日益突出,急需对其开展节能增效研究。因此,基于发明问题解决算法(Algorithm for Inventive-Problem Solving,ARIZ),提出一套采煤机截割滚筒节能方案,包括优化滚筒结构设计、改进驱动机构、智能控制策略、回收利用等。通过理论分析与仿真,优化截齿布置参数和滚筒体结构,提出电液混合驱动和自适应智能控制方法,给出热能回收和振动能量收集方案。试验结果表明,该节能方案在不同工况下的能耗降低15%以上,振动降低30%以上,具有显著的节能效果和良好的动态特性。

基于ARIZ的胎圈钢丝挂胶工艺创新设计

ARIZ是TRIZ理论中专门用于解决复杂问题的方法。针对胎圈钢丝挂胶工艺中出现露铜现象而严重影响产品质量的问题,应用ARIZ对该生产工艺进行创新设计,并进行试验验证。通过分析露铜的主要原因,确定问题发生的技术系统,建立系统功能模型,并针对技术系统存在的问题,应用矛盾分析、物质-场分析等方法进行系统性分析;通过应用发明原理、标准解及小人法等工具形成一系列创新方案,并结合生产实际,对创新解进行评估,从中得到最优方案。胎圈钢丝挂胶工艺方案的创新设计验证了ARIZ在解决产品复杂问题方面具有实用性与高效性。

基于QFD与ARIZ的适老化厨房家具设计

通过QFD、ARIZ理论的集成创新,准确地捕捉到老年人的真实需求,并将其运用到适老化厨房家具的设计中,提高老年人在厨房空间中的交互体验。基于诺曼对情感设计提出的分层设计理论,形成重要度问卷,结合调研访谈获取的老年用户需求信息,运用AHP确定QFD的用户需求权重,通过QFD发掘用户综合需求及相应核心产品特性,运用ARIZ解决系统中的矛盾冲突。经过适老化厨房家具设计的实践验证了模式的可行性,并且这种集成设计模式能够在一定程度上弥合单一设计理论的不足。该设计流程可为相关设计提供参考。

产品设计中技术创新的思维过程模型研究

利用发明问题解决算法 (ARIZ)分析了产品设计中技术创新的过程 ,并应用于单手把混合器的作用原理设计 ,据此建立了产品设计中技术创新思维过程模型。

基于进化潜力分析的产品低碳创新设计

针对当前低碳产品创新设计难以在设计早期识别进化潜力空间的不足,提出一种应用潜力分析与发明问题解决理论的产品低碳创新设计方法。构建功能—结构—特征的碳排放递归解算模型,并对低碳设计特征表达进行了研究。分析低碳产品演化需求类型及表达方式,基于环境化质量功能配置和粗糙集进行需求映射,通过进化潜力值提取低碳进化设计特征,并将其与发明问题解决理论创新法则、进化路线及设计知识相关联,给出产品低碳设计的进化方向和策略,从而支持面向产品更新换代的低碳设计。通过洗碗机产品的设计案例验证了所提方法的可行性。

干燥窑结构改进对风速流场均匀性的影响

针对顶风机型木材干燥窑内部风速流场分布不均匀问题,该研究基于发明问题解决算法(Algorithmfor Inventive-Problem Solving,ARIZ)对干燥窑从优化窑体结构、调整锯材间隙、改善导流方式3个方向进行分组改进设计,每组包含4个方案,共得到了12个几何方案模型;采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真对比分析不同模型的风速流场,利用逐项耦合迭代法确定了调整锯材间隙和增设导流板两个改进方向能够解决窑体内部风速流场分布不均匀问题;采用风速流场分布云图、检测点风速差值、平均速度、速度不均匀系数4项评价指标,对84个监测点风速数据进行数值计算和对比分析后迭代出将窑体结构的四角优化为曲面化设计,调整锯材间隙为上宽下窄的非等距形式,并在预留气道中增加3块平面导流板来改善导流方式的综合性改进设计方案为较优方案,该方案的风速差值为-0.058 m/s,更趋近于0,平均速度提升了15.60%,速度不均系数降低了72.70%;结果表明,采用ARIZ对干燥窑结构进行迭代改进设计的方法可有效解决窑体内部风速流场分布不均匀问题。