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1、TRIZ创新方法课程设计报告创新案例自动吸尘器1.1TRIZ 概述TRIZ 就是“发明问题解决理论”的俄语缩写，是由前苏联发明家阿奇舒勒 在1946年创立的，因而阿奇舒勒被尊称为TRIZ理论之父。TRIZ理论被公认为 是使人聪明的理论。TRIZ 有 9 大组成部分，核心是技术进化原理。按这一原理，技术系统一直 处于进化之中，解决矛盾是其进化的推动力。TRIZ理论也可大致分为3个组成 部分：TRIZ的理论基础、分析工具和知识数据库。其中，TRIZ的理论基础对于 产品的创新具有重要的指导作用；分析工具是TRIZ用来解决矛盾的具体方法或 模式,它们使TRIZ理论能够得以在实际中应用，其中包括矛盾矩阵
2、、物-场分析、 ARIZ发明问题解决算法等；而知识数据库则是TRIZ理论解决矛盾的精髓，其中 包括矛盾矩阵(39个工程参数和40条发明原理)、 76个标准解决方法等等。学习、研究、应用、推广TRIZ理论可以大大缩短发明创造的进程，提升产 品的创新水平。经过半个多世纪的发展，尤其是进入21世纪，TRIZ理论已经成 为一套解决新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系。1.2 问题领域以及现状优雅完美的居室，必须悉心打理，才可保持舒适整洁，有条不紊。吸尘器理 想的设计与卓越的科技，令家居清洁工作倍添轻松、快捷，并满足您对每一项清 洁要求。它以先进的吸尘鸽、多用途的附件、超强劲的吸力，吸尽每一角落的尘
3、 埃，清理难接触的墙角落、天花板、沙发底下到橱柜之间的缝隙，无微不至，令 全屋显得干净无暇。在当今科学技术飞速发展的形式下，人们对生活有了更新的 追求。随着我国城市化的加剧，人们生活节奏的加快，因此，越来越多的新产品 进入到人们的日常生活，取代了越来越多的人力劳动。吸尘器将要成为我国每一 个家庭的必需品，它给许多忙碌的人们带来了无穷的便利。吸尘器是一种利用风 机和电动机的装置清除室内灰尘的一种家用电器。长期以来，吸尘器都跳不出需 要人为管理和充电 的使用模式，所以要找准设计定位， 自主创新， 运用 TRIZ(Theory of Inventive Problem solving)理论指导吸尘器
4、的创新设计，设计出符 合消费者需求并具有市场竞争力的吸尘器产品。2.1 初始问题情境描述对于大部分消费者来说，功能多样、自动吸尘、自动获取能量、无需管理、造型简约、美观、具有装饰效果的吸尘器比较容易受到消费者的亲睐。功能多样、 造型简约、美观、具有装饰效果比较容易做到，问题是如何做到自动吸尘、自动 获取能量、无需管理。因此可以推出概念化如机器人一样获取太阳能或电磁场能 周期性自动吸尘器。2.2 设计存在冲突1）吸尘口与功率的冲突。2）吸尘器的尺寸与滤尘袋尺寸、储能空间的冲突本论文主要就以上问题，基于TRIZ理论进行问题思考及解决。2.3 目前已有的解决方案及其优缺点1）立式吸尘器。又称直立式戴
5、手推式，从下至上依次安放滤尘袋，风机和电 机，吸尘量大。2）卧式吸尘器。从前至后依次安放滤尘袋，风机和电机，吸尘量较大。3）便携式吸尘器。结构安排方式和卧式相同，但尺寸小得多，灵活易于携带。4）微型吸尘器，结构简单，使用灵活，多用干电池作电源。3.1 组件分析吸尘器的主要组成部件有：动力部分、过滤系统、功能性部分、保护措施、 附件等等五大部件，具体情况如下：1）、动力部分：这部分主要包括吸尘器电机和调速器，调速器分手控、机控， 电机有铜线电机和铝线电机之分，铜线电机有耐高温、寿命长、单次操作时间长 等优点，但价格较铝线比较高；铝线电机有着价格低廉的特点，但是耐温性较差、 熔点低、寿命不及铜线长
6、。2）、过滤系统：主要有尘袋、前过滤片、后过滤片等三种不同的过滤装置。3）、功能性部分：收放线机构、尘满指示、按钮或滑动开关。4）、保护措施：吸尘器的保护装置主要有无尘袋保护、真空度过高保护、抗 干扰保护（软启动）、过热保护、防静电保护。5）、附件：吸尘器的主要附件有手柄和软管、接管、地刷、扁吸、圆刷、床 单刷、沙发吸、挂钩、背带。可以把它拆分以下几个组件：动力部分过滤系统r附件 功能性部分I I保护措施 3.2 互相作用分析一个进气口(包含若干清洁附件)；一个排气口；一个气泵(由电动机与风 叶轮组成)；一个集尘收纳装置；一个外壳，可容纳所有其他组件 。当气泵转动时，会将空气一直推到排气口。当
7、空气被向前推动时，风扇前方 的粒子密度会增加，空气压力也相应增加，而风扇后方的空气密度会减小。气泵 后方所产生的压力降就如同您吸饮料时吸管中所产生的压力降一样。气泵后方的 压力低于真空吸尘器外部的压力，即环境气压。这会在真空吸尘器内部产生吸力， 即部分真空。因此吸尘器外部的空气就自动通过进气口进入吸尘器。3.3 可否裁剪系统对于吸尘器的结构分析，系统裁剪，会导致相关功能的不完善，故我们使用 确立理想解的5 个步骤分析该问题并提出理想解:(1) 设计的最终目的是什么? 清除室内灰尘。(2) 理想解是什么? 自主获取能量的机器人节能型吸尘器(无需人的管理)。(3) 达到理想解的障碍是什么? 技术不
8、够成熟。(4) 出现这种障碍的结果是什么? 在现有技术的基础上寻求创新与突破，寻求替代资源，不断地开发研究。(5) 未出现这种障碍的条件是什么? 可以利用可再生资源如太阳能、电磁场能等获取能量供电机工作。创造这些 条件存在的可用资源是什么?太阳能或电磁场能。4.1 解决矛盾问题Ecl如何使功率降低Ec2如何减小吸尘器尺寸If缩小吸尘口If减小滤尘袋尺寸Then功率降低Then可减小吸尘器尺寸But吸尘效果不明显But需要多次清洗吸尘袋5.1 物场问题对于现有吸尘器可以通过物质一场分析模型见图 2。其中:F为电能和机械能;S1.1为灰尘;51.2为噪声和耗能;52为吸尘器、吸尘器与 使用环境的物
9、质一场模型。SAS2图2物质-场分析模型Mg. 2 Analyze modelof material-field6.1解决方案一预操作，通过搏动低压预先疏松灰尘。动态化，将吸尘器的吸尘口设计成可 调整大小。6.2 解决方案二分割，将滤尘袋分离成过滤袋和收集站两部分。过滤袋小、收集站大。参数 变化，在其内部装入一个适当大小的锌片，通过外部数据的设定自动获取能量（如 太阳能、吸尘过程中能量的收集等），自动感知所需的操作，操作自动监控。7.1 最佳解决方案该吸尘器的最终概念设计方案是吸尘口可大可小的，机器人似自动操作、自 动获取能量、自动归位、周期性作业的高级智能型吸尘器。故最佳方案应该是以 上两种
10、方案的综合体。7.2 可能带来的问题1）吸尘器口的可调节大小，需要占据更多的空间，加大了吸尘器的尺寸，提高 了制作成本；2）滤尘袋分离成过滤袋和收集站两部分，可能需要增加对收集站的清洁；3）自动获取太阳能装置需要考虑到温度湿度等外界因素，增加了维修的费用。7.3 学习总结自从学习了创新方法这么课程，我才发现生活中看待事情可以从很多角度去 发现，去创新。一个复杂的事物，可以通过各种分解或者简化代替，是我们更容 易理解其中的知识。这门课程并非只是枯燥乏味的科学原理，更多的是对日常生活中最简单的事 物去解读和研究其原理，真真正正贴合我们的日常生活，再加上周老师生动有趣 的讲解，使原来枯燥的内容变得有趣，我们从中思考很多，也学到很多。以后当 我们面临各种问题时，相信也会因为学习了这门课程而有不同的思考和理解，同 时也会使用相关原理和知识去解决生活中的问题。最后，感谢周老师的精彩授课，也很高兴能够选上这一课程，希望更多的人 能够通过对创新方法的学习，能开阔自己的视野、丰富自己的认知，更好地感受 生活的美妙。
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