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基于TRIZ的螺絲刀創新設計研究

05-21 10:48:13

基于TRIZ螺絲刀創新設計研究,TRIZ理論給出了解決各類問題需要借助的科學原理,并指明了解決問題對策的探索方向。重視創新設計是增加機械產品競爭力的根本途徑。天行健李老師認為完全可以利用TRIZ思想和方法解決機械產品的創新設計,并應用TRIZ的機械產品創新設計模式。

基于TRIZ的機械產品創新分析――以螺絲刀為例:

1、TRIZ解決問題的流程

在解決一個工程問題時,可能使用TRIZ的一個工具或者是更多。應用TRIZ的第一步是對給定的問題進行分析;如果發現存在矛盾則應用原理去解決;如果問題明確但不知道如何解決,則應用效應去解決;第三種選擇是對待創新的技術系統進行進化過程的預測。之后是評價,確定是否滿足要求。如果滿足要求,則進行后序的設計工作,反之,要對問題進行再分析。

2、螺絲刀產品創新

①定義設計需求、確定功能

對產品的要求為有以下兩點:具有方便靈活使用特點的手動螺絲刀;具創意性,可增加在市場上的競爭力。首先考慮螺絲刀操作上的原理及使用的狀況,其最主要的功能為鎖緊及拆卸螺絲,所以把目標放在能夠快速且省力的將螺絲鎖緊或是拆卸,是一個非常確切的產品設計方向,以“力”、“時間損失”、“可操作性”作為改進的工程特性。

triz書籍.jpg

②建立基礎功能模塊

選定其最具代表性且功能上最基本的一種產品作為基礎,建立該類產品的基礎功能模塊,接下來再運用創新法則在功能模塊上增加新的功能,以產生新的概念設計。選擇最常見的帶棘輪的螺絲刀建立其功能模型,將與棘輪相關的各組件組成為一個次系統視為一個組件,不考慮棘輪內相關組件間的相互關系,只考慮整個次系統組件提供的有益功能與有害功能。

③功能組件模組的建立與增加

對特定產品,首先由設計需求來決定要改進的工程特性,其次找出對應該工程特性的創新法則,最后將想出的新方法建構成功能組件模塊并存人數據庫中,集合成為“功能組件數據庫一。以“分割”為例,TRIZ對此法則的解釋為:將一個物體劃分成相互獨立的零件;使物體分成容易組裝及拆卸的部分;增加物體相互獨立的程度。配合要改善的工程特性“力”來思考,得到了新的想法,若在螺絲刀頭上分割出一可作為力臂的組件,則可有效的增加使用時的扭力,這就是由設計需求定出特定工程特性,再來產生新概念的內涵。

④組合基礎功能模塊與功能組件模組

由前面所建立起用于螺絲刀設計的產品功能模塊數據庫與功能組件模塊數據庫,使用二者配合TRIZ設計軟件來進行產品的概念設計。此方法好比堆積木,首先選擇一塊大積木(基礎產品功能模型)做地基;然后再選擇要堆放的各種小積木(功能組件模塊);最后決定堆放的位置(將功能與組件做連結),由排列組合的概念來產生大量的新設計。在加入功能組件模塊后再應用軟件進行修剪,將組合產生的新產品功能模型加以最佳化,得到最后需要的概念設計。

⑤創新設計軟件的評估與裁剪功能

在組合產品功能模型與功能組件模塊,產生初步的創新功能模型后,要對產生的新功能模型進行組件價值的評估修剪,以消除因任意連接功能與組件所可能產生的矛盾。功能等級與功能模型中各組件的連結狀況有關,而問題嚴重性需由功能模型中各問題作用的等級計算出,在軟件中會自動為使用者計算。

⑥創新設計結果

經過組合連結修剪所得到的創新功能模型,考慮其組件與功能間的可能性,設計出的創新產品。組件取代原本握把的功能,而握把與棘輪組件間以機構旋轉對的方式加以連結,因此當使用者握住握把加以轉動,就可增加扭力鎖緊螺絲,發揮功能模塊想帶給新產品的功能,符合設計目的。

結論:

選擇螺絲刀做為應用實例,用TRIZ進行設計,得到創新設計結果。經實例驗證TRIZ方法確實可以幫助設計者進行機械產品創新設計,從而對產品創新設計提供了一種新的設計方法和解題思路;诘臋C械產品創新設計能充分發揮設計者的創造力,利用人類已有的相關科學技術成果,進行創新構思,設計出具有新穎性、創造性以及實用性的機構或機械產品。加強技術創新,發展高科技,實現產業化,對提高我國國際競爭力有決定性的意義。


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