基于TRIZ创新理论的家用小型豆浆机的改进设计

基于TRIZ创新理论的家用小型豆浆机的改进设计 ----------------------- Page 1----------------------- ? 应用研究? 李宝华 洪尉尉 朱亚东 基于TRIZ创新理论的家用小型豆浆机的改进设计 63 基于TRIZ创新理论的家用小型豆浆机的改进设计 李宝华，洪尉尉，朱亚东 (浙江工业大学机械工程学院，浙江杭州 310014) 摘要:对家用小型豆浆机进行了结构、性能 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，在 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出其优缺点的基础上，通过使用TRIZ创 新设计理论，将豆浆机的碎豆原理由原先的钝刀技术改进为双层研磨技术，并将外部杯体由不可 分结构改进为可分结构，解决了现今产品存在的工作噪声大、不易清洗、杂质过多、适应人群不广 等问题。 关键词:豆浆机;TRIZ;创新设计;机构 中图分类号:TM925(59 文献标识码:A 文章编号:1672—1616(2009)23—0063—04 现代社会高节奏的生活以及高强度的工作，带 水位线，使得现今产品的容积固定，因而一种豆浆 给了现代人日益增长的高压力。随着社会的发展 机只能适用于特定数 目的人群，即适用面不广。 与进步，人们对自身的生活质量有了越来越高的要 针对以上的市场分析，主要从碎豆的原理上进 求。从21世纪开始，便“捷”与 “健康”渐渐成为了 行改进，将现今采用的钝刀技术改为研碎效果更 现代生活的潮流趋向。家用电器与人们的Et常生 好、噪声小的双层研磨技术，并通过改变产品的外 活密切相关，因而家用电器是否具备便捷性与健康 形，在不影响其水位线的基础上，使豆浆机的容积 性，将会直接影响人们的日常生活l1J。 可以改变，外形得以简化，从而有效地解决了上述 豆浆机是家用小型电器的代表。尽管其种类 的噪声大、杂质多、适应人群不广、不易清洗等问 和功能越来越多，但是在使用原理、外形，尤其是碎 题 豆原理方面，尚缺乏大胆的创新。在知识快速更新 的今天，只有将传统创新设计法与科学、先进的设 2 TRIZ理论简介 计法相结合，才能提高新产品设计的质量和效率。 TRIZ(TheoryofInventiveProblemSolving)是 TRIZ理论就是近年来发展较快的一种创新理论， 前苏联专家在研究了大量专利的基础上所提出的 尤其适合运用于机械工程领域 J。由于TRIZ方 发明问题解决理论。TRIZ的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 是高效的，它用 法的先进性，使得原先豆浆机设计的思路方向与最 系统的方法和工具来彻底解决那些常人 “看似无法 终理想解的偏差得以减小，创新变得容易，比直接 解决的问题”。阿奇舒勒矛盾矩阵、40个发明原 利用专业知识求解的效率更高，而且最终解的质量 理、物一场模型分析、76个标准解法、ARIZ和科学 也更高。 知识原理库等方法，能帮助我们快速获得创造性的 解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 _l3j。TRIZ理论提出了39个通用工程参 1 现今豆浆机优缺点及分析 数描述冲突，并进行了编号，分别用No(1,No(39 现今市场上流通的豆浆机种类很多，它们能够 表示。实际应用中，首先把组成冲突的双方的内部 方便、快捷、经济地为家居生活提供豆浆，但是通过 性能用其中的2个参 数来表示，然后根据技术冲突 调查分析，它们仍然存在以下缺点lJ: 的特性参数，通过TRIZ的冲突矩阵，确定相应的 a(由于其碎豆原理采用的是钝刀技术，因而使 发明原理，从而完成该创新设计。 用时产生的噪声比较大。 本设计应用TRIZ理论的求解模式如图1所 b(现今豆浆机内部结构复杂，隐蔽角落比较 示，通过对实际问题进行抽象，将实际问题转化为 多，不易拆卸，因而不易清洗。 TRIZ的标准问题，再利用TRIZ工具得到TRIZ c(豆浆的制作需要一定量的水，因此有固定的 的标准解，然后针对实际问题，应用专业知识，将标 收稿日期:2009—07一O1 作者简介:李宝华(1987一)，男，江苏泰兴人，浙江工业大学本科生，主要研究方向为机械设计与制造。 ----------------------- Page 2----------------------- 2009年12月 中国制造业信息化 第38卷 第23期 厂I] 最终解l 图1 TRIZ理论求解模式 准解再转化为实际问题的最终解。 3 基于TRIZ发明矩阵理论的创新 设计 现今的豆浆机均是集碎豆、加热、熬香为一体 的多功能小型电器。自上而下，本小组设计的豆浆 机的配件有机头、杯体、防溢电极、磨盘连接轴、双 层磨盘、过滤网罩、加热盘等(整体结构简图如图2 所示)。本小组利用TRIZ原理，解决了设计所涉 图2 新型豆浆机结构简图 及到的技术冲突，并获得了产品设计的最优解(技 杯体并不分开为两部分，以便安装控制线路。为美 术冲突解决原理框图如图3所示)。 观起见，外壁材料选用不透明塑料，整个机器的连 3(1 新型豆浆机简图说明 接处均采用密封装置。 a(整机高度为 275mm，杯体最大内径为 3(2 碎豆原理的改进 150mm，最小内径为130mm。 根据TRIZ理论，对于本机构，工程参数描述 b(上、下杯体均为双层壁，能改变容积，但2 如下。 广——————] 广——————1 广————一 加 等II开启电源I 碎 加热熬香 I l 滤渣 l I完成制作 No(25 碎豆 技术冲突 时间损失 ，。 ( (( ( (L 特性参数 N0(32 可制造性 系统 矩阵 加热熬香 功能 元素 N0(28 确定可用 机械系统的 滤渣 发明原理 替代 如果缩短操作完成时 如果提高结构的稳定I I如果改变杯体的整体 NOI34 间，则结构的稳定性 性，则会增加其复杂l l性，则杯体的密封性 抛弃与修复 降低 性 I I与可靠性会降低 图3TRIZ技术冲突解决原理框图 a(希望改进的特性_4J: a(如果缩短该操作完成的时间，必然需要提高 (1)时间损失(改进时间的损失是指减少实现 碎豆的速率，则结构的稳定性降低。 此项功能所花费的时间); b(如果提高该结构的可靠性，则需要增加其安 (2)可靠性(指系统在规定的方法及状态下完 全系数，那么会对部件的体积、质量、材料有更高要 成规定功能的能力); 求，会增加其复杂性，并且会降低其可制造性。 (3)物体产生的有害因素(是由物体或系统操 确定矩阵元素: 作的一部分产生的，将降低物体或系统的效率或完 a(技术冲突的特征参数l引。 成功能的质量)。 (1)质量提高的参数——时间损失; b(3种特性的改善将会导致以下特性的降 (2)带来负面影响的参数——可制造性。 低_4J:结构的稳定性、可制造性、装置的复杂性。 b(由冲突矩阵确定可用发明原理_4J，分别为 本设计的技术冲突: “不对称”、机“械系统的替代”、“抛弃与修复”、“参 ----------------------- Page 3----------------------- ? 应用研究 ? 李宝华 洪尉尉 朱亚东 基于TRIZ创新理论的家用小型豆浆机的改进设计 65 数变化”。 在必须改变杯体形状和保证杯体可靠性的2个前 对 “机械系统的替代”、抛“弃与修复”2种发明 提下，将整个杯体分割成几个局部或者改变其参数 原理的分析表明，若要解决豆浆机现有的缺陷，那 是值得优先考虑的方 案。基于此，我们设计了可变 么原先所采用的钝刀技术是不可行的。因而，我们 容积的杯体，简图如图4所示。 运用 机“械系统的替代”原理，采用双层研磨的机械 系统，代替原有的刀片。 双层研磨系统部件尺寸说明(双层研磨系统简 图如图2所示):上研磨体直径 80mm，总厚度 30mm(上下块体厚度比为5:1)，连接轴直径8mm; 下研磨体直径60mm，总厚度35mm(上下块体厚度 比为5:1);上下研磨体间距为30mm。 工作流程及分析: a(适量的原料自漏斗状导槽进入已经运转的 图4 可变杯体简图 上研磨体，运转速度大约为30r,min，经过12min 的研磨，原料的粉碎率达到65,,80,l5I。 可变杯体简图说明: a(部件尺寸，杯体最大直径为150ram，最小直 b(经过上研磨体的粉碎，豆浆以及部分碎豆顺 着导槽进入下研磨体，其转速与上研磨体相同，粉 径为130ram，高度为 170ram，壁厚为1(5mm。其 碎率为70,,80,，由此可以计算得到本机器的 中，上体高度为80ram，下杯体ll0mm。为实现其 体积可变性，上、下杯体以螺纹连接，连接部分为 碎豆率为 最小粉碎率=65,+35,×70,=89(5, 20mm，以实现其体积可变性。 最大粉碎率=80,+20,X80,=96,。 b(为保证机器的密封性，螺纹连接使用密封式 螺纹连接。 总工作时间为2,4min。与采用钝刀技术的 豆浆机相比，该机构粉碎率较高，因而制作出的豆 豆浆机的杯体以圆柱体为计算模板:杯体最大 浆口感较好。 体积为7rR Xh=13423(5cm3;杯体的最小体积 为7rR Xh=9021(22cm3。 3(3 豆浆机的外形结构改进 容积能够改变，其主要的优点是能适应不同家 根据TRIZ理论，对于本机构，工程参数描述 庭、不同人数的使用，扩大了市场的适用范围，降低 如下。 了成本，减少了原料的浪费。并且由于外形的简单 a(希望改进的特性_4j:形状(物体外部轮廓或 优化，不存在隐蔽角落，容易清洗。 系统的外貌)。 加热盘的优点: b(该特性的改善将会导致以下特性的降 低【j:可靠性、可制造性。 现今豆浆机加热用的加热管类似日常烧开水 用的“热的快”，电阻丝包含在金属管里面，壁较薄， 本设计的技术冲突: 使用时，由于浸在水里，管壁经常有水垢和豆浆的 a(如果改变杯体的外形整体性，那么其各部分 残渣，而且由于不工作时加热管暴露在空气中，容 的连接和密封性能都将会降低。 易被氧化，使管壁越来越薄，电阻丝容易露出来，从 b(如果改变杯体的外观整体性，那么其制造难 而引发事故。而采用底盘加热，加热元件被严密包 度及复杂性也会上升。 起来，既与水隔离，也不存在空气氧化问题，使用寿 确定矩阵元素: a(技术冲突的特征参数[。 命比管加热长得多。至于维修，底 盘加热实际就是 一 个包起来的电炉盘，冷却后从底部打开，换根电 (1)质量提高的参数——形状; 阻丝，再装好即可。因而选用底盘加热更具优势。 (2)带来负面影响的参数——可靠性。 b(由冲突矩阵确定可用发明原理[，分别为 “分割”、“预补偿”、“未达到或超过的作用”、“参数 4 结束语 变化”。 本豆浆机采用了新的工艺，使其原先在使用中 对 “分割”和 “参数变化”2种原理的分析表明， 被发现的噪声大、杂质多、不易清洗、人群适应面不 ----------------------- Page 4----------------------- 66 2009年12月 中国制造业信息化 第38卷 第23期 广等问题得以合理解决，并且按照市场原料价格， 参考文献: 该豆浆机制作一次豆浆的成本为0(2元，因而若长 [1]孙俊成(县乡豆浆机市场也有商机一 营销参谋[J](现代家 期使用，经济效益是很明显的。 电，00():15—16( 通过对国内豆浆机技术的研究进展进行分析， 篇箍 知20n0只8产,2 化战 针对现行豆浆机的缺点和市场需求，依据TRIZ创 [3]潘承怡，张简一，向敬忠，等 ;~-FTRIZ理论的多功能异形架 新设计理论，我们特开发了这种新型豆浆机，它除 椅创新设计„(林业机械与木工设备，2008，36(10):29一 了具备其他豆浆机的优点之外，还具备以下特点: 31( 采用双层研磨技术，碎豆效率高，噪声小;制作成本 [4]檀润华?创新 计一 rrRIz发明问题解决理论[M]?北京: 容;杯容! 、以据不妻 体 嚣 北 等教育出 积，并可改变加热方式，以延长其使用寿命。总 。„ 之，该豆浆机更能适应人f1『的日常居家生活。 [6]吴添祖(技术经济学概论[M](北京:高等教育出版社，1998( InnovativeDesignofDomesticSmallSoya——beanMilkMachineBasedonTRIZ LIBao—hua，HONGWei—wei，ZHU Ya—dong (ZhejiangUniversityofTechnology，ZhejiangHangzhou，310014，China) Abstract:BasedontheanalysisofthestructureandpeHormanceofsmall—scalesoya—beanmilkmachine，it sumarrizesthebasicstructuresofexistingproductperformance，theadvantagesanddisadvantages，appliesthe innovativetheoryofTRIZtoimproveitsbreakingbeansfrombluntinstrumenttechnologytodo ublegrinding technology，changeitsexternalbodiesfrominseparablestructuretoseparablestructure(Theresultsshowthis new designsolvesmanyproblemssuchasnoisy，difficulttoclean，tastingbadly，andlittlemarket( Keywords:Soya—bean—milkMachine;TRIZ;InnovativeDesign;Agencies (上接第62页) ( [5]李春立，曾致远，徐学军(基于ArcGISEngine的车辆监控系 速、高效、直观等需求。本文所采用的电网接线图 统„计?算机工程，o。，(): 一 ? 生成技术的效率较低，有待于进一步研究。 地轰 裳术 5, 22 参考文献: [7]刘200 (10)?_S DA系统集成技术的研究[J](电 亚鑫，夏 [1] 赵 晶?基于GPS,GIS技术的电力线路巡检管理系统的研 网技术 ， 2J【】【7，31(16):42—45( 究[D]-哈尔滨:哈尔滨理工大学，2)【(】6‘ [8] S tevenJ(Anderson,JohnE(Harmon(TheDesi耶 andImple一 [2] 郑三立，李正强，赵 伟，等 基于GPS和网络技术的线路智 meI1tati0nofGeogmphicInfonmti。nSysten1s[M](Hoboken: 能巡检管理系统[J]?电力系统自动化，2004,28(5):90-92? J ohnwilev& Sons,2003:75-77( [3] 尚展垒，方 娜?智能巡检系统的设计与实现[J]?光盘技术， [9]沈阳金万 高科技发展有限公司 ( wM一50ooPH+产品介绍 2007(2):23 24 [EB,OL] ( http:,,www(wmkj(corn(cn,5000PH +(asp， [4] 邬 伦 ?地理信息系统一原理、方法和应用[M]?北京:科学 2009 09 一 O9( 出版社，2001( ResearchandApplicationofPowerLines DataAcquisitionnadInspection System BasedOnGISandW irelessNetworkTechnology FAN Yang—xi，WAN GDong—bo，WAN GXiong (NorthwesternPolytechnicalUniversity，ShaanxiXi’an，710072，China) Abstract:Inordertosatisfytheintuitiveandreal—timedemandofpowerlinespatrolandinspection，itap— pliestheGeographicInfomrationSystems(GIS)，handsetandwirelessnetworkinthepowerlinespatroland inspection(Itproposesapowerlinespatrolandinspectionsystemframework，describesapowerlinesdistribu— tionmapquickgenerationmethodandahandset basedpatrolandinspectionprocess，andfinallyraelizesthe system basedonthefrma ework(Applicationshowsthatthesystemcanimprovethepowerlinespatrolandin— spectioninasatisfiedway( Keywords:GIS;DataCollection;PowerLinesPatrolandInspection