基于TRIZ理論對(duì)便攜式可調(diào)螺旋步進(jìn)液壓中型貨物運(yùn)載裝置的設(shè)計(jì)

文秀鳳 于悅 楊振源 楊爽 徐興志 趙樂(lè)鑫 段宏博

摘要：目前物流搬運(yùn)設(shè)備存在投入大、設(shè)備體積較大、同時(shí)還需要專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)、維持費(fèi)用高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝要求精度高、施工周期長(zhǎng)等諸多問(wèn)題。為緊追時(shí)代潮流，應(yīng)當(dāng)發(fā)展技術(shù)含量高的物流裝運(yùn)設(shè)備，淘汰陳舊落后效率差、安全性能低的物流設(shè)備，配置高效、科學(xué)的物流機(jī)械設(shè)施。本文利用TRIZ創(chuàng)新方法只針對(duì)當(dāng)前中型貨物運(yùn)載裝置存在的部分問(wèn)題進(jìn)行研究，過(guò)程中使用系統(tǒng)分析、資源分析、TRIZ工具針對(duì)中型貨物運(yùn)載裝置的使用范圍、適用人群存在的問(wèn)題，提出了“便攜可調(diào)式中型貨物運(yùn)載”的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：TRIZ;創(chuàng)新設(shè)計(jì);中型貨物運(yùn)載;高效物流;

1.概述

從2019年的物流設(shè)備占據(jù)市場(chǎng)比重可以看出目前我國(guó)的自動(dòng)物流設(shè)備和軟件的占比達(dá)12%，自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)占比達(dá)24%，自動(dòng)輸送及占比達(dá)20%，由此可以看出智能設(shè)備在市場(chǎng)的份額不斷增高，直至2020年我國(guó)物流裝備行業(yè)仍在不斷增速發(fā)展中。

裝卸搬運(yùn)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)裝卸搬運(yùn)作業(yè)高強(qiáng)度化的基礎(chǔ)。它不僅適用于水陸運(yùn)輸貨物，而且還可用于完成常見(jiàn)庫(kù)場(chǎng)貨物的起重輸送和搬運(yùn)。

但常見(jiàn)的貨物運(yùn)輸中存在精密儀器搬運(yùn)、急救搶險(xiǎn)，家居家具方面的短板。為了簡(jiǎn)化裝卸搬運(yùn)任務(wù)，物流設(shè)備必須靈活適應(yīng)各類(lèi)裝卸搬運(yùn)作業(yè)要求。并且這就要求裝卸搬運(yùn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，擁有作業(yè)穩(wěn)定，造價(jià)低廉，操作靈活方便，安全可靠，易于維修保養(yǎng)，能最大程度地發(fā)揮其工作能力的優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)代運(yùn)輸系統(tǒng)中常見(jiàn)的裝運(yùn)設(shè)備有新型機(jī)車(chē)、車(chē)輛、大型汽車(chē)、特種專用車(chē)輛，倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、高層貨架，搬運(yùn)系統(tǒng)中的起重機(jī)、叉車(chē)、集裝箱搬運(yùn)設(shè)備、自動(dòng)分揀和監(jiān)測(cè)設(shè)備等[1]。

在了解這些問(wèn)題之后，我們根據(jù)所學(xué)的機(jī)械專業(yè)知識(shí)，從《液壓與氣壓傳動(dòng)》中受到啟發(fā)，設(shè)計(jì)出“多功能型可調(diào)組裝式液壓中型貨物承載車(chē)”。在解決以上問(wèn)題的同時(shí)，將我校的本科教育知識(shí)內(nèi)化于生活創(chuàng)意方面，展現(xiàn)當(dāng)代大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

2. 應(yīng)用TRIZ理論進(jìn)行創(chuàng)新分析

創(chuàng)新方法TRIZ 理論本身就是通過(guò)科學(xué)的創(chuàng)新工具和方法有效克服思維慣性，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，通過(guò)TRIZ可以從全新視角思考和解決問(wèn)題，充分激發(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，將創(chuàng)新意識(shí)與專業(yè)知識(shí)融合[2]。

2.1資源分析

對(duì)運(yùn)載裝置的超系統(tǒng)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)分別做出資源分析，再根據(jù)裝置需求分析對(duì)應(yīng)的資源的優(yōu)劣之處后進(jìn)行方案調(diào)整，如表1。

2.2結(jié)構(gòu)分析

裝置主要分為動(dòng)力系統(tǒng)和承重系統(tǒng)，將兩部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析如圖2所示，將結(jié)構(gòu)中各自的組件功能比較，從中選取最優(yōu)化的配件組合達(dá)到高性價(jià)比的目的，并且能清晰設(shè)計(jì)思路幫助改進(jìn)設(shè)計(jì)裝置。

2.3技術(shù)矛盾分析

采用經(jīng)典39個(gè)通用工程參數(shù)并對(duì)照阿奇舒勒矛盾矩陣表進(jìn)行分析，改善的參數(shù)：可操作性（33）惡化的參數(shù)：運(yùn)動(dòng)物體的體積（7），壓力（11），可操作性（33）。

2.4發(fā)明原理創(chuàng)新設(shè)計(jì)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)的根本是不斷解決產(chǎn)品中存在的矛盾，促進(jìn)產(chǎn)品需求、技術(shù)進(jìn)步等發(fā)展，解決矛盾歸根于解決技術(shù)矛盾，而TRIZ理論在解決工程中的技術(shù)矛盾提供了新原理和方法，無(wú)疑是對(duì)技術(shù)矛盾的革新[3]。

2.4.1分割原理

觀察生活中常見(jiàn)的中型貨物裝置，結(jié)合分割原理將裝置分為3個(gè)功能部分--載物、升降、移動(dòng)。每個(gè)部分獨(dú)立組裝的功能小于組合功能，各自存在單方面問(wèn)題。

2.4.2局部質(zhì)量改善原理

將裝置的不同組件劃分功能，通過(guò)改善局部的組件來(lái)得到更好的質(zhì)量和功能，從而擁有最優(yōu)的性能。

載物：原本的橫向載重板為承重原件，但其受力面積小且窄向。改為載重板卡扣和螺絲雙重固定，起到增大受力面積提升穩(wěn)定性能力的作用。

升降：升降采用液壓原理，但液壓回油系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜，會(huì)增加裝置成本和組裝難度，同時(shí)無(wú)可避免有油路污染問(wèn)題。所以更換為液壓千斤頂系統(tǒng)，起到優(yōu)化動(dòng)力來(lái)源，減少人工組裝操作。不僅能起到簡(jiǎn)化裝置的作用還降低了成本，這更利于企業(yè)加工生產(chǎn)。

移動(dòng)：裝置中3個(gè)滑輪，只有一個(gè)負(fù)重滑輪導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，減少零件壽命或者使裝置失穩(wěn)。改為4個(gè)誘導(dǎo)輪（可加履帶）增強(qiáng)穩(wěn)定性、強(qiáng)度和抗壓能力。

2.4.3動(dòng)態(tài)化原理

原有的承重、動(dòng)力系統(tǒng)中，重物隨活塞活動(dòng)靈活性低，負(fù)重滑輪單一且小。根據(jù)問(wèn)題做出調(diào)節(jié)，增加滑輪和更換動(dòng)力系統(tǒng)目的是得到小體積、靈活、承重能力強(qiáng)的運(yùn)載裝置。

2.4.4多用性原理

在初代承重裝置上改變結(jié)構(gòu)，達(dá)到穩(wěn)定、易操作、便攜車(chē)身能折疊拆卸，占用空間小，易于收納。不僅適用于家具、電器、中小型精密儀器等中型貨物搬運(yùn)，幫助減少人力、資金損耗的同時(shí)安全靈活性能極高;對(duì)于樓梯、崎嶇不平的山路、泥濘路段能平穩(wěn)并且輕松滑動(dòng);還可用于汽車(chē)損壞時(shí)支撐車(chē)身救險(xiǎn)。

2.4.5產(chǎn)品初步設(shè)計(jì)

3.結(jié)論

1）對(duì)于物流與其轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備大膽結(jié)合，專門(mén)針對(duì)中型貨物運(yùn)輸所面臨的問(wèn)題進(jìn)行起重機(jī)設(shè)計(jì)。

2）節(jié)約物流成本、人力資源。

3）承載車(chē)易于組裝調(diào)節(jié)，能根據(jù)不同需求調(diào)整拆卸部件適應(yīng)貨物。

4）該設(shè)計(jì)功能眾多，能靈活適用不同環(huán)境，家居性能極高。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝紅強(qiáng).試論提高物流設(shè)施（設(shè)備）利用率的途徑，青年與社會(huì).

[2]牛犇，宋明皓.TRIZ在校企聯(lián)動(dòng)創(chuàng)新培養(yǎng)中的優(yōu)勢(shì)分析[J].海峽科學(xué)， 2018，136（4）：115-116

[3]劉希光，張靜，韓長(zhǎng)杰，王超超，單發(fā)科，楊宛章.基于TRIZ理論的機(jī)械式打瓜排種器創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2021，42（09）：31-36.DOI：10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2021.09.05.

基金項(xiàng)目：黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃（項(xiàng)目號(hào)：S202113299011）。

作者簡(jiǎn)介：文秀鳳（2000-），女，四川省樂(lè)山市人，本科生，機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)。