TRIZ創(chuàng)新方法與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的融合

劉小蘭 趙瑋 劉艷春

摘要：機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)一直是機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)關(guān)注的重點(diǎn)，很多影響人類進(jìn)步的重大發(fā)明都是來自于靈光一現(xiàn)的機(jī)械發(fā)明。在高校的機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中如何結(jié)合創(chuàng)新方法來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力已經(jīng)成為工科專業(yè)教育的目標(biāo)和主線。

關(guān)鍵詞：TRIZ創(chuàng)新方法;機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì);雨傘支撐機(jī)構(gòu)

0 引言

TRIZ理論是前蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒在1956年創(chuàng)立的，阿奇舒勒也被尊稱為TRIZ之父。阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)任何領(lǐng)域的產(chǎn)品改進(jìn)、技術(shù)的變革、創(chuàng)新和生物系統(tǒng)一樣，都存在產(chǎn)生、生長、成熟、衰老、滅亡，是有規(guī)律可循的。人們?nèi)绻莆樟诉@些規(guī)律，就能快速地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)并能預(yù)測產(chǎn)品的未來趨勢。數(shù)十年間，阿奇舒勒窮其畢生的精力致力于TRIZ理論的研究和完善。在他的領(lǐng)導(dǎo)下，前蘇聯(lián)的研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)、企業(yè)組成了TRIZ的研究團(tuán)體，分析了世界近250萬份高水平的發(fā)明專利，總結(jié)出各種技術(shù)發(fā)展進(jìn)化遵循的規(guī)律模式，以及解決各種技術(shù)矛盾和物理矛盾的創(chuàng)新原理和法則相關(guān)書籍，建立一個由解決技術(shù)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新開發(fā)的各種方法、算法組成的綜合理論體系，并綜合多學(xué)科領(lǐng)域的原理和法則，建立起TRIZ理論體系。

1 問題引入

雖然雨傘有種種好處，可以為我們遮風(fēng)擋雨，但傳統(tǒng)雨傘在使用過程中也存在許多不盡人意的問題，面對雨傘的使用不便，我們有沒有想過：是不是傘的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有什么不合理的地方？那又該怎樣改進(jìn)呢？

2 問題分析

想要對傳統(tǒng)雨傘進(jìn)行改進(jìn)，首先讓我們先來了解一下傳統(tǒng)雨傘的結(jié)構(gòu)組成。傳統(tǒng)雨傘主要是由傘布、傘帽、支撐機(jī)構(gòu)、傘扣開關(guān)等幾部分組成，支撐機(jī)構(gòu)則是雨傘的核心組成。主要是由傘柄、套筒、撐桿、傘骨等基本構(gòu)件組成。傘柄與撐桿、傘骨組成一個三角形，當(dāng)用力將傘收起來時(shí)，在向下的力作用下，傘骨與傘柄之間的夾角變小，傘被收攏起來。一旦將開關(guān)打開，被壓縮的彈簧伸長，夾角增大，帶動AB段傘骨向傘頂移動，傘自動打開，并因彈簧力量維持打開狀態(tài)，直到用手再次拉回收傘，彈簧再受壓縮準(zhǔn)備下次打開。由此可以看出，雨傘支撐機(jī)構(gòu)的主要功能就是支撐傘面張開，以實(shí)現(xiàn)遮擋雨水的功能。

3 問題解決

為了解決雨傘使用不便的問題，我們可以嘗試運(yùn)用TRW理論中系統(tǒng)功能分析的方法來構(gòu)建雨傘支撐機(jī)構(gòu)的功能模型（如圖I所示）：

通過功能模型可看出，雨傘使用不便主要是由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了它的運(yùn)動形式受空間限制。而我們對雨傘在攜帶過程中總是希望它盡可能的小巧一些。這時(shí)，我們就想到是不是可以把雨傘做的小一些來滿足我們對雨傘攜帶方便的需求。可是當(dāng)下雨的時(shí)候，這種便于攜帶的小巧雨傘就不能更好的為我們遮擋雨水。反過來，如果我們?yōu)榱藵M足遮雨的要求，可以把雨傘做的大一些，這樣就能更好的遮擋雨水，但是攜帶卻不方便。也就是說對于雨傘我們既希望它大，又需要它小。這種對系統(tǒng)中同一參數(shù)的相反要求，TRIZ創(chuàng)新方法中稱之為物理矛盾，物理矛盾可以通過時(shí)間分離、空間分離、條件分離和系統(tǒng)級別分離來尋找解決方案。

該物理矛盾中對參數(shù)的相反要求是在不同的時(shí)間和空間里。下雨的時(shí)候需要雨傘大，收傘、攜帶的時(shí)候需要雨傘小，遮雨的時(shí)候希望它大，放在包里的時(shí)候希望它小，因此該矛盾可以從“時(shí)間”和“空間”上進(jìn)行分離。對應(yīng)時(shí)間分離、空間分離的triz發(fā)明原理有很多，比如利用反向發(fā)明原理就發(fā)明出了一款反向雨傘。這位德國的工程師，運(yùn)用他所掌握的數(shù)學(xué)應(yīng)用和精密工程方面的知識，他開始了對傳統(tǒng)雨傘全新的升級。有一點(diǎn)空閑就計(jì)算、設(shè)計(jì)，一個細(xì)節(jié)修改幾十次也在所不惜。不論是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，還是材料的選擇，有點(diǎn)強(qiáng)迫癥的工程師，生動地詮釋了完美二字。從TRIZ創(chuàng)新方法的角度去分析，該雨傘正是應(yīng)用了“反向作用原理”，使雨傘的支撐機(jī)構(gòu)與原先相反的方向收攏，使得問題迎刃而解。

4 總結(jié)

以上多種方案從不同的角度解決了雨傘使用過程中的不便，而這些解決方案有時(shí)并不是單純的只靠專業(yè)技術(shù)去解決，創(chuàng)新方法的融入使我們事半功倍。面對難題，當(dāng)我們在掌握了一定專業(yè)知識和技能的同時(shí)，如果再結(jié)合一定的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新方法，那那解決問題的過程就不在困難，反而變得有趣。關(guān)于雨傘創(chuàng)意設(shè)計(jì)還有很多，比如情侶雨傘、不對稱雨傘、布袋雨傘等等，都是利用不同的發(fā)明原理得到的創(chuàng)意雨傘，這些雨傘也都從不同方面解決了雨傘的一些弊端。所以，讓我們一起將創(chuàng)新方法與專業(yè)知識相融合，去解決更多的技術(shù)難題，產(chǎn)生更多的新發(fā)明、新創(chuàng)造，使我們的社會不斷進(jìn)步，引領(lǐng)未來的科技吧。

參考文獻(xiàn)

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