基于ENV模型的機械系統(tǒng)矛盾消解方法研究

黑龍江省齊齊哈爾大學(xué)機電工程學(xué)院 胡驥 王中雙

1 引言

經(jīng)典TRIZ理論被驗證對機械設(shè)計矛盾問題消解有效[1]。但經(jīng)典TRIZ在問題抽象化和具體化環(huán)節(jié)上存在難度。產(chǎn)生上述問題的原因在于TRIZ知識抽象化程度較高。OTSM-TRIZ[2]以“元素-名稱-值”（ENV）模型來描述技術(shù)系統(tǒng)基本構(gòu)成元素，能夠直觀而系統(tǒng)地描述問題的初始情形，從而構(gòu)建了技術(shù)系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)與抽象問題描述的橋梁。本文建立了基于ENV模型的機械系統(tǒng)矛盾消解流程。

2 基于ENV求解框架的機械設(shè)計矛盾問題消解流程

基于機械設(shè)計矛盾問題消解流程，分七個步驟。（1）描述設(shè)計問題：采用自然語言描述待解決的問題，明確設(shè)計目標(biāo)。（2）問題分析：將設(shè)計目標(biāo)分解到組成元素上，描述相關(guān)組成元素的子目標(biāo)，描述進化參數(shù)EP。（3）選擇待改進元素：從攜帶子目標(biāo)的元素中選擇關(guān)鍵元素作為創(chuàng)新設(shè)計對象。（4）建立ENV模型表達：采用ENV模型表達選定元素，并描述物理矛盾和技術(shù)矛盾。其中，技術(shù)矛盾的描述要從AP正反兩個方向展開。（5）采用基于ENV模型的矛盾消解框架，對矛盾問題求解。（6）評價解：如果達到設(shè)計目標(biāo)，則將轉(zhuǎn)入步驟7；否則，轉(zhuǎn)入步驟（3）。（7）設(shè)計結(jié)果存檔。

3 實例

如圖1所示絲杠進給問題，螺母軸向運動由絲杠回轉(zhuǎn)運動驅(qū)動，絲杠旋轉(zhuǎn)一周，螺母軸向進給一個螺距。這種結(jié)構(gòu)適合于螺母準(zhǔn)確定位，但無法實現(xiàn)軸向快速進給。

解題過程:（1）描述問題: 需要能實現(xiàn)快速進給，并支持準(zhǔn)確定位的絲杠傳動結(jié)構(gòu)。（2）問題分析：系統(tǒng)由絲杠和螺母兩部分構(gòu)成。螺母的設(shè)計目標(biāo)：螺紋支持快速進給(EP1)，并保持準(zhǔn)確定位功能(EP2)；絲杠設(shè)計目標(biāo)：螺紋支持快速進給(EP2)，并保持準(zhǔn)確定位功能(EP1)。（3）選螺母為改進元素。（4）技術(shù)矛盾={速度，形狀}，物理矛盾：螺紋內(nèi)徑應(yīng)該是小的，以滿足定位要求；螺紋內(nèi)徑應(yīng)該是大的，滿足快速進給要求選擇的原理解：15（動態(tài)化原理），34（拋棄再生原理），35（性能轉(zhuǎn)換原理）。（5）結(jié)構(gòu)策略為將螺母改為可分割結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論

本文基于ENV模型提出了矛盾消解流程，以ENV模型表達機械系統(tǒng)構(gòu)成元件來支持設(shè)計任務(wù)的分解，降低問題抽象化和原理解具體化對經(jīng)驗的依賴性。

[1]檀潤華.創(chuàng)新設(shè)計TRIZ發(fā)明問題解決理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002：12-20.

[2]Denis Cavallucci, Fran?ois Rousselot, Cecilia Zanni, On contradiction clouds, Proceeding of the ETRIA World TRIZ Future Conferenc - Procedia Engineering, 2011(9):368-378.