TRIZ創新方法與機械創新設計的融合

劉小蘭 趙瑋 劉艷春

摘要：機械創新設計一直是機械設計教學關注的重點，很多影響人類進步的重大發明都是來自于靈光一現的機械發明。在高校的機械設計教學中如何結合創新方法來培養學生的創新意識及創新設計能力已經成為工科專業教育的目標和主線。

關鍵詞：TRIZ創新方法;機械創新設計;雨傘支撐機構

0 引言

TRIZ理論是前蘇聯發明家根里奇·阿奇舒勒在1956年創立的，阿奇舒勒也被尊稱為TRIZ之父。阿奇舒勒發現任何領域的產品改進、技術的變革、創新和生物系統一樣，都存在產生、生長、成熟、衰老、滅亡，是有規律可循的。人們如果掌握了這些規律，就能快速地進行產品設計并能預測產品的未來趨勢。數十年間，阿奇舒勒窮其畢生的精力致力于TRIZ理論的研究和完善。在他的領導下，前蘇聯的研究機構、大學、企業組成了TRIZ的研究團體，分析了世界近250萬份高水平的發明專利，總結出各種技術發展進化遵循的規律模式，以及解決各種技術矛盾和物理矛盾的創新原理和法則相關書籍，建立一個由解決技術，實現創新開發的各種方法、算法組成的綜合理論體系，并綜合多學科領域的原理和法則，建立起TRIZ理論體系。

1 問題引入

雖然雨傘有種種好處，可以為我們遮風擋雨，但傳統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：是不是傘的結構設計有什么不合理的地方？那又該怎樣改進呢？

2 問題分析

想要對傳統雨傘進行改進，首先讓我們先來了解一下傳統雨傘的結構組成。傳統雨傘主要是由傘布、傘帽、支撐機構、傘扣開關等幾部分組成，支撐機構則是雨傘的核心組成。主要是由傘柄、套筒、撐桿、傘骨等基本構件組成。傘柄與撐桿、傘骨組成一個三角形，當用力將傘收起來時，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，直到用手再次拉回收傘，彈簧再受壓縮準備下次打開。由此可以看出，雨傘支撐機構的主要功能就是支撐傘面張開，以實現遮擋雨水的功能。

3 問題解決

為了解決雨傘使用不便的問題，我們可以嘗試運用TRW理論中系統功能分析的方法來構建雨傘支撐機構的功能模型（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械結構特點，決定了它的運動形式受空間限制。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，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。可是當下雨的時候，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，如果我們為了滿足遮雨的要求，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。這種對系統中同一參數的相反要求，TRIZ創新方法中稱之為物理矛盾，物理矛盾可以通過時間分離、空間分離、條件分離和系統級別分離來尋找解決方案。

該物理矛盾中對參數的相反要求是在不同的時間和空間里。下雨的時候需要雨傘大，收傘、攜帶的時候需要雨傘小，遮雨的時候希望它大，放在包里的時候希望它小，因此該矛盾可以從“時間”和“空間”上進行分離。對應時間分離、空間分離的triz發明原理有很多，比如利用反向發明原理就發明出了一款反向雨傘。這位德國的工程師，運用他所掌握的數學應用和精密工程方面的知識，他開始了對傳統雨傘全新的升級。有一點空閑就計算、設計，一個細節修改幾十次也在所不惜。不論是結構的設計，還是材料的選擇，有點強迫癥的工程師，生動地詮釋了完美二字。從TRIZ創新方法的角度去分析，該雨傘正是應用了“反向作用原理”，使雨傘的支撐機構與原先相反的方向收攏，使得問題迎刃而解。

4 總結

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并不是單純的只靠專業技術去解決，創新方法的融入使我們事半功倍。面對難題，當我們在掌握了一定專業知識和技能的同時，如果再結合一定的創新思維和創新方法，那那解決問題的過程就不在困難，反而變得有趣。關于雨傘創意設計還有很多，比如情侶雨傘、不對稱雨傘、布袋雨傘等等，都是利用不同的發明原理得到的創意雨傘，這些雨傘也都從不同方面解決了雨傘的一些弊端。所以，讓我們一起將創新方法與專業知識相融合，去解決更多的技術難題，產生更多的新發明、新創造，使我們的社會不斷進步，引領未來的科技吧。

參考文獻

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