基于TRIZ理論對便攜式可調螺旋步進液壓中型貨物運載裝置的設計

文秀鳳 于悅 楊振源 楊爽 徐興志 趙樂鑫 段宏博

摘要：目前物流搬運設備存在投入大、設備體積較大、同時還需要專業人員進行維護、維持費用高、結構復雜、安裝要求精度高、施工周期長等諸多問題。為緊追時代潮流，應當發展技術含量高的物流裝運設備，淘汰陳舊落后效率差、安全性能低的物流設備，配置高效、科學的物流機械設施。本文利用TRIZ創新方法只針對當前中型貨物運載裝置存在的部分問題進行研究，過程中使用系統分析、資源分析、TRIZ工具針對中型貨物運載裝置的使用范圍、適用人群存在的問題，提出了“便攜可調式中型貨物運載”的設計方案。

關鍵詞：TRIZ;創新設計;中型貨物運載;高效物流;

1.概述

從2019年的物流設備占據市場比重可以看出目前我國的自動物流設備和軟件的占比達12%，自動立體倉庫占比達24%，自動輸送及占比達20%，由此可以看出智能設備在市場的份額不斷增高，直至2020年我國物流裝備行業仍在不斷增速發展中。

裝卸搬運設備是實現裝卸搬運作業高強度化的基礎。它不僅適用于水陸運輸貨物，而且還可用于完成常見庫場貨物的起重輸送和搬運。

但常見的貨物運輸中存在精密儀器搬運、急救搶險，家居家具方面的短板。為了簡化裝卸搬運任務，物流設備必須靈活適應各類裝卸搬運作業要求。并且這就要求裝卸搬運設備的結構簡單牢固，擁有作業穩定，造價低廉，操作靈活方便，安全可靠，易于維修保養，能最大程度地發揮其工作能力的優點。

現代運輸系統中常見的裝運設備有新型機車、車輛、大型汽車、特種專用車輛，倉儲系統中的自動化立體倉庫、高層貨架，搬運系統中的起重機、叉車、集裝箱搬運設備、自動分揀和監測設備等[1]。

在了解這些問題之后，我們根據所學的機械專業知識，從《液壓與氣壓傳動》中受到啟發，設計出“多功能型可調組裝式液壓中型貨物承載車”。在解決以上問題的同時，將我校的本科教育知識內化于生活創意方面，展現當代大學生創新創業能力。

2. 應用TRIZ理論進行創新分析

創新方法TRIZ 理論本身就是通過科學的創新工具和方法有效克服思維慣性，培養創新思維，通過TRIZ可以從全新視角思考和解決問題，充分激發創新思維和創新意識，將創新意識與專業知識融合[2]。

2.1資源分析

對運載裝置的超系統、系統、子系統分別做出資源分析，再根據裝置需求分析對應的資源的優劣之處后進行方案調整，如表1。

2.2結構分析

裝置主要分為動力系統和承重系統，將兩部分系統結構分析如圖2所示，將結構中各自的組件功能比較，從中選取最優化的配件組合達到高性價比的目的，并且能清晰設計思路幫助改進設計裝置。

2.3技術矛盾分析

采用經典39個通用工程參數并對照阿奇舒勒矛盾矩陣表進行分析，改善的參數：可操作性（33）惡化的參數：運動物體的體積（7），壓力（11），可操作性（33）。

2.4發明原理創新設計

創新設計的根本是不斷解決產品中存在的矛盾，促進產品需求、技術進步等發展，解決矛盾歸根于解決技術矛盾，而TRIZ理論在解決工程中的技術矛盾提供了新原理和方法，無疑是對技術矛盾的革新[3]。

2.4.1分割原理

觀察生活中常見的中型貨物裝置，結合分割原理將裝置分為3個功能部分--載物、升降、移動。每個部分獨立組裝的功能小于組合功能，各自存在單方面問題。

2.4.2局部質量改善原理

將裝置的不同組件劃分功能，通過改善局部的組件來得到更好的質量和功能，從而擁有最優的性能。

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定性能力的作用。

升降：升降采用液壓原理，但液壓回油系統內部復雜，會增加裝置成本和組裝難度，同時無可避免有油路污染問題。所以更換為液壓千斤頂系統，起到優化動力來源，減少人工組裝操作。不僅能起到簡化裝置的作用還降低了成本，這更利于企業加工生產。

移動：裝置中3個滑輪，只有一個負重滑輪導致應力集中現象嚴重，減少零件壽命或者使裝置失穩。改為4個誘導輪（可加履帶）增強穩定性、強度和抗壓能力。

2.4.3動態化原理

原有的承重、動力系統中，重物隨活塞活動靈活性低，負重滑輪單一且小。根據問題做出調節，增加滑輪和更換動力系統目的是得到小體積、靈活、承重能力強的運載裝置。

2.4.4多用性原理

在初代承重裝置上改變結構，達到穩定、易操作、便攜車身能折疊拆卸，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，幫助減少人力、資金損耗的同時安全靈活性能極高;對于樓梯、崎嶇不平的山路、泥濘路段能平穩并且輕松滑動;還可用于汽車損壞時支撐車身救險。

2.4.5產品初步設計

3.結論

1）對于物流與其轉運設備大膽結合，專門針對中型貨物運輸所面臨的問題進行起重機設計。

2）節約物流成本、人力資源。

3）承載車易于組裝調節，能根據不同需求調整拆卸部件適應貨物。

4）該設計功能眾多，能靈活適用不同環境，家居性能極高。

參考文獻：

[1]郝紅強.試論提高物流設施（設備）利用率的途徑，青年與社會.

[2]牛犇，宋明皓.TRIZ在校企聯動創新培養中的優勢分析[J].海峽科學， 2018，136（4）：115-116

[3]劉希光，張靜，韓長杰，王超超，單發科，楊宛章.基于TRIZ理論的機械式打瓜排種器創新設計[J].中國農機化學報，2021，42（09）：31-36.DOI：10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2021.09.05.

基金項目：黑龍江省大學生創新創業訓練計劃（項目號：S202113299011）。

作者簡介：文秀鳳（2000-），女，四川省樂山市人，本科生，機械設計制造及其自動化專業。