TRIZ理論下閉門(mén)裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)論文

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1triz原理過(guò)程分析

TRIZ的中文含義是指“發(fā)明問(wèn)題解決理論”,TRIZ提供的是一種思維模式,它是幫助人們?cè)谔幚韱?wèn)題時(shí)快速找到解決方法的一種系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思考模式。為解決液壓式閉門(mén)裝置功能與結(jié)構(gòu)上矛盾的問(wèn)題,采用TRIZ理論中的逆向思維原理,進(jìn)行逆向分析后發(fā)現(xiàn),既然摩擦不可避免,為何不利用摩擦來(lái)達(dá)到減速的目的呢？進(jìn)而我們重點(diǎn)設(shè)計(jì)了機(jī)械式減速模塊,用其與殼體的摩擦來(lái)達(dá)到減速關(guān)門(mén)目的。

1.1TRIZ自服務(wù)原理多用性原理

為避免閉合過(guò)程中出現(xiàn)劇烈的碰撞而造成門(mén)體破壞,閉門(mén)裝置還應(yīng)當(dāng)具有控速功能。在進(jìn)行創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)時(shí),將這樣的功能也整合到閉門(mén)裝置中,以增加閉門(mén)裝置的實(shí)用性。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的這款關(guān)門(mén)裝置將開(kāi)門(mén)時(shí)的能量收集在能量收集模塊中,待關(guān)門(mén)時(shí)能將存儲(chǔ)能量轉(zhuǎn)換得到的加速度轉(zhuǎn)變?yōu)閯蛩?從而完成自動(dòng)平穩(wěn)關(guān)門(mén)動(dòng)作。它能夠幫助用戶快速自動(dòng)關(guān)門(mén),在門(mén)自動(dòng)回彈的過(guò)程中達(dá)到勻速效果,減小對(duì)門(mén)體及門(mén)邊框之間的沖擊力,同時(shí)也避免因?yàn)橥涥P(guān)門(mén)而造成的安全隱患或能源浪費(fèi),應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。

1.2TRIZ發(fā)明創(chuàng)新理論最終理想解

為確立安全節(jié)能閉門(mén)裝置的最佳設(shè)計(jì)方案,對(duì)TRIZ閉門(mén)裝置的理想解進(jìn)行了整理,得出了最終理想解分析表。每一個(gè)關(guān)門(mén)過(guò)程都必然先有一個(gè)開(kāi)門(mén)過(guò)程,為利用開(kāi)門(mén)這部分的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)門(mén)目的,將其開(kāi)門(mén)時(shí)的能量?jī)?chǔ)存起來(lái),在沒(méi)有額外能量消耗的情況下,利用其自身存儲(chǔ)能量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉門(mén)的目的,做到低碳節(jié)能。

2TRIZ解決方案

閉門(mén)裝置的減速模塊是保證實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)門(mén)的核心構(gòu)件,對(duì)其進(jìn)行改良和優(yōu)化有助于提升閉門(mén)裝置的整體性能。在前期的TRIZ分析基礎(chǔ)上,提出了三種閉門(mén)裝置設(shè)計(jì)解決方案。

2.1方案一

將門(mén)板與門(mén)框之間用彈簧連接,開(kāi)門(mén)時(shí)彈簧被拉伸產(chǎn)生的彈性勢(shì)能存儲(chǔ),松手后彈簧收縮門(mén)閉合。利用離心原理在減速模塊中的使用重錘,利用其甩出與外壁產(chǎn)生的摩擦力達(dá)到減速的目的,以達(dá)到控制關(guān)門(mén)速度的預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。即使用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)摩擦盤(pán)高速旋轉(zhuǎn),使重錘依靠重力甩出與外壁摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力從而控制速度。

2.2方案二

為了獲得勻速關(guān)門(mén)效果,在方案一的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。將開(kāi)門(mén)過(guò)程中剩余能量?jī)?chǔ)蓄在閉門(mén)裝置中的彈簧內(nèi),手離開(kāi)門(mén)后彈簧開(kāi)始釋放能量,彈簧伸長(zhǎng)帶動(dòng)齒條移動(dòng),移動(dòng)的齒條撥動(dòng)主齒輪讓主齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過(guò)高傳動(dòng)比的齒輪組帶動(dòng)摩擦盤(pán)高速旋轉(zhuǎn),最后高速轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦盤(pán)將內(nèi)部的重錘甩出,并與外壁相互摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力從而控制門(mén)閉合的速度。3.3方案三方案二中提到的摩擦盤(pán)和其轉(zhuǎn)軸是完全固定的,因而不論開(kāi)門(mén)還是關(guān)門(mén)都會(huì)帶動(dòng)摩擦盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),這樣會(huì)導(dǎo)致開(kāi)門(mén)比較費(fèi)力,浪費(fèi)能量,為解決這一弊端添加棘輪機(jī)構(gòu),將摩擦盤(pán)和棘輪機(jī)構(gòu)外圈固定在一起,轉(zhuǎn)軸與棘輪內(nèi)圈相對(duì)固定,因棘輪具有單向轉(zhuǎn)動(dòng)特性,所以開(kāi)門(mén)時(shí)棘輪外圈不轉(zhuǎn)動(dòng),只有關(guān)門(mén)時(shí)棘輪機(jī)構(gòu)才鎖死帶動(dòng)摩擦盤(pán)高速轉(zhuǎn)動(dòng),借助產(chǎn)生的摩擦制動(dòng)力達(dá)到減速效果。運(yùn)用TRIZ創(chuàng)新理論,研究分析得到三種閉門(mén)裝置設(shè)計(jì)方案,最終確定方案三為閉門(mén)裝置的最佳創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。

3TRIZ創(chuàng)新設(shè)計(jì)總結(jié)

3.1方案技術(shù)評(píng)價(jià)

該方案采用成熟穩(wěn)定的齒輪機(jī)構(gòu),使用富有創(chuàng)意的機(jī)械摩擦減速模塊代替易損耗的橡膠密封圈,提升了該閉門(mén)裝置的安全技術(shù)指標(biāo),延長(zhǎng)了整個(gè)閉門(mén)裝置的使用年限,并且所用材料均為現(xiàn)代工業(yè)大量使用的材料,采購(gòu)便捷,現(xiàn)有加工工藝完全可以滿足技術(shù)要求,本設(shè)計(jì)方案不失為現(xiàn)有閉門(mén)裝置的一個(gè)良好的代替方案。

3.2市場(chǎng)前景分析

閉門(mén)裝置在商業(yè)和公共建筑物中為必須之物,有著巨大的市場(chǎng)需求。在智能城市、智能家居的智能化浪潮中,閉門(mén)裝置作為智能系統(tǒng)中的基本組成部分將會(huì)進(jìn)入發(fā)展升級(jí)階段。本方案設(shè)計(jì)研發(fā)的安全節(jié)能閉門(mén)裝置低碳環(huán)保,可以預(yù)見(jiàn),該安全節(jié)能閉門(mén)裝置將具有廣闊的市場(chǎng)需求空間和發(fā)展前景。

作者:單位:哈爾濱工程大學(xué)