TRIZ理论在工业产品设计中的应用.docx

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1、TRIZ理论在工业产品设计中的应用摘要：在全球化技术剧烈的竞争中，怎样快速开发具有自主知识产权的高新技术及产品，已成为提升企业综合竞争力的关键。理论已被证实是一套先进的技术创新理论，在很多著名的高新技术企业获得成功的应用，创新效果显著。为提高国内产品的创新效率，介绍了理论解决问题的基本原理，给出了基于理论的产品设计流程。结合设计实例，应用理论方法进行了组件功能分析、组件价值分析，并得出最终产品设计方案，证实了理论在机械产品创新设计中可行性，为产品创新设计提出一种新的思路。采用与理论体系相结合的创新形式，对提高企业自主创新能力有着特别重要的作用。关键词：；创新设计；产品设计为了适应市场竞争的需要

2、，机械产品创新设计愈显迫切。传统的产品设计开发方法周期长、成本大，已不能知足当代市场的需求。机械产品设计的本质就是创新。机械产品的设计应知足使用要求、经济性要求和社会要求。企业经济发展的关键的因素是怎样获得创新产品，适应市场需求的产品，而创新方法是企业新产品成功开发的重要工具。产品设计需要突破原有的形式方法，这就是创新。创新方法是科技创新的手段，也是科技创新的内容，创新方法又聚焦理论，运用理论的多种工具是产生创意的重要手段。创新理论作为当代工程技术领域的核心创新方法已被广泛应用于制造业。理论理论是前苏联及其领导的一批研究人员提出的发明问题解决理论。经过多年的发展，已成为技术问题或发明问题解决的

3、强有力方法学，应用该方法学已解决了前苏联、美国、欧洲和日本等很多国家企业成千上万产品幵发中的难题。作为系统的方法论，理论成功揭示了创造发明的内在规律和原理，将其应用在产品的设计开发之中，可很大程度上缩短产品设计开发的周期，加快工程创新的速度，提高企业的创新能力。基于理论的产品开发流程理论是由解决技术问题和实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系，其主要内容包括：技术系统进化法则、个发明创造原理、项技术特性、冲突矩阵、物质一场分析、个发明问题标准解决方法、发明问题解决算法以及工程效应知识库等。在产品设计经过中，上述各项内容都能从不同方面对设计人员提供创新方案的指导。应用理论求解产品设计是一

4、项系统的工程。理论作为系统的方法论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，将其融合在产品设计之中，作为产品创新设计的重要工具，可很大程度上提高工程创新的速度，同时缩短产品开发的周期，提高开发效率，在制造业中被广泛应用。基于理论的产品开发流程如图所示。基于理论的机械产品创新实例通过下述实例扼要讲明开发流程及理论在产品开发中的应用。当代工业对环境的干净度要求越来越严格，而螺杆泵以其优越的抽气性能得到了用户的青睐。干式螺杆真空泵具有可靠性高、寿命长、强迫输气和多相混输等优点，其抽气的关键部件就是一对相啮合的阴阳转子。组件功能分析现有真空泵单一的转子型线都会构成吸气封闭容积，导致螺杆真空泵功耗增加，效率

5、降低，运转不平稳，噪声大。干式真空泵在吸入湿空气或者空气中的其他杂质时，转子外表在高温高压下易遭到腐蚀，缩短转子的寿命；在高速旋转情况下，抽气和排气经过中产生大量的热，使得转子受热变形，转子可能产生干摩擦，毁坏系统性能。基于上述问题，应用理论对真空泵系统进行组件的功能分析，通过组件模型分析见图，描绘了系统中的组件都有哪些，以及它们之间的互相关系，并得出影响真空泵工作性能的个功能因素：转子无法得到良好的冷却；环境无法改变，转子外表强度需提高；齿轮的准确啮合直接影响转子的啮合。组件价值分析组件价值分析如图所示。通过对组件理想度进行诊断分析，为了简化和理想化的系统，给出系统裁剪思路：通过移除区域中的

6、冷却系统简化系统；通过增加其功能奉献来改良区域中的系统组件阳转子、齿轮和轴承。组件优化通过对组件功能和组件价值进行分析，得出目前市场上真空泵的主要缺点和进一步改良措施，详细如下。泵转子的型线有理论型线和实际型线之分，其理论型线要求保证转子在旋转经过中，个转子始终保持相互啮合，故转子的理论型线应做成共扼曲线，但是干式泵实际工作时，个转子的外表是不接触的，要求转子之间保持一定的间隙；因而，应该在转子的理论型线的基础上去掉间隙，得到转子的实际型线。在吸入湿度大的空气或工业废气时，转子外表易被腐蚀，使其外表强度降低，寿命缩短；同时转子由于质量不均匀，旋转时还会发生振动。在泵的吸入端设置枯燥和过滤系统，

7、可降低转子的腐蚀程度。转子在不断旋转经过中，会压缩空气，产生热量，致使转子温度升高，易受热变形，转子之间产生摩擦振动。可从转子的构造和材料入手，设计散热性好的转子。再结合理论的小人法，以改善转子的型线、加强外表强度以及降低转子的温度为着手点，构成解决方案。但是，这些方案都可能带来系统的复杂性增加等不可预测的问题。结语在制造业高速发展的时代，理论是制造业实现快速产品创新设计的重要途径之一，而理论通过中间工具建立了问题模型和结果模型之间的联络，是一种程式化的创新设计手段。理论、创新方法和工具的合理应用，可实现企业的创新目的，提高本身的创新能力，缩短产品的开发创新周期，推动企业经济的增长。组件功能分析仅仅是创新设计的初步阶段，在此基础上进行组件价值分析，组件构造再设计、再分析，进而实现重大改型的创新设计，这才是产品创新设计的真正价值和意义所在；因而，应用理论进行集成，进行当代产品创新设计是产品设计的新的发展方向，也是当代产品创新设计的需要，在企业中应对创新方法施行推广和应用。参考文献王亮申创新理论与应用原理北京：科学出版社，赵敏，史晓凌，段海波入门及实践北京：科学出版社，吕欣基于理论中矛盾矩阵与创新原则的产品创新设计研究包装工程，：刘江南，刘秋平基于冲突分析的工程车路面除雪装置创新研究湖南大学学报：自然科学版，：，：高长青发明问题解决理论