运用TRIZ理论改造自行车
TRIZ理论在机械改造中的应用
TRIZ理论在机械改造中的应用TRIZ理论是一种系统的创新理论，它的全名是“发明问题解决理论”，是由前苏联工程师阿尔图尔·彼得罗维奇·萨尔曼诺夫创立的。
TRIZ理论致力于解决技术发展中的难题和问题，并帮助企业进行创新改造。
在机械改造方面，TRIZ理论可以提供一些有力的工具和方法，帮助工程师提高机械系统的性能、降低成本，甚至突破技术瓶颈，实现非常规的创新。
在机械改造中，TRIZ理论的应用主要体现在以下几个方面：1. 系统思维：TRIZ理论强调系统思维，即要站在整个机械系统的角度去分析问题和寻找解决方案。
通过分析机械系统的结构、功能、相互作用等方面，找到系统中的矛盾和瓶颈，从而找到创新的突破口。
2. 矛盾分析：TRIZ理论提出了40个发明原理，这些原理可以帮助工程师解决矛盾问题。
在机械改造中，经常会遇到诸如“提高性能却增加成本”、“减小体积却影响稳定性”等矛盾，通过应用TRIZ的发明原理，可以找到合适的解决方案。
3. 创新思维：TRIZ提出了“九窗口”方法，帮助人们拓展思维，从不同的角度去寻找解决问题的途径。
在机械改造中，这种创新思维可以帮助工程师找到新的构想和设计方案，促进机械系统的更新换代。
4. 减少浪费：TRIZ理论中的“资源理论”提出了许多减少浪费的方法，这对于机械改造工程来说非常重要。
通过使用TRIZ提供的资源理论，可以帮助企业降低改造成本、提高资源利用率。
5. 技术转移：TRIZ理论提供了很多成功的案例和经验，这些可以帮助工程师进行技术转移和借鉴。
在机械改造中，借鉴成功的案例和经验，可以帮助工程师避免重复研发、提高改造效率。
我们以一台老旧的自动包装机为例。
这台包装机在使用过程中出现了频繁的卡料现象，导致生产效率低下。
通过应用TRIZ理论，工程师进行了全面的系统分析，并发现了一个矛盾：提高包装速度会增加卡料的可能性。
在这种情况下，工程师可以应用TRIZ的矛盾原理，寻找可行的解决方案。
基于TRIZ理论的自行车停车装置创新设计与试制
第6期2021年6月258机械设计与制造Machinery Design & Manufacture基于TRIZ 理论的自行车停车装置创新设计与试制祝志芳叫袁斯宾彳,张志杰2,万超2(1•南昌工程学院,江西省精密驱动与控制重点实验室，江西南昌330099;2.南昌工程学院,机械与电气工程学院，江西 南昌330099)摘 要：以立式停车架为研究对象,通过对其详细分析发现目前该装置主要存在停车过程复杂、耗时耗力、操作不方便等 问题。
基于TRIZ 创新理论，利用40创新原理与39矛盾矩阵知识，创新设计出一种停车时间短、耗能低、节省空间及操作简便的直立式自行车停车装置。
应用Pro/E 三维建模软件建立了该装置整体三维模型，并进行了实物加工制作。
通过试验表明该装置停车时间为(3~5)s,能节省44%的停车空间，停车过程可减少人体消耗能量88.2 J,具有很好的实用价值和 推广意义。
关键词:TRIZ ;停车装置;矛盾矩阵;创新原理中图分类号:TH16；TH122文献标识码：A 文章编号:1001-3997(2021)06-0258-04Innovative Design and Trial of Bicycle Parking Device Based on TRIZ TheoryZHU Zhi-fang 1'2, YUAN Si-bin 2, ZHANG Zhi-jie 2, WAN Chao 2(1・ Nanchang Institute of Technology , Jiangxi Province Key Laboratory of Precision Drive & Control , Jiangxi Nanchang 330099, China;2.Nanchang Institute of Technology , School of Mechanical and Electrical Engineering , Jiangxi Nanchang 330099, China)Abstract ： Taking the vertical parking rack as the object of research. Through the detailed analysis of the device , it is found thatthere are some problems such as complicated parking process , time consuming and energy consuming and inconvenient operation and so on. Based on TRIZ innovatioTi theory 9 using the knowledge of 39 contradiction matrix and 40 innovation principle , a kind of v ertical bicycle parking device with shorter parking time 9 lower energy consumption 9 less parking space and easy opera tion is designed. The whole three-dimensional model of d evice is established by using Pro/E three-dimensional modeling softwareand has been f abricated by physical processing ・ Through test results show that the parking time of t he device is (3~5)s, the device can save the parking space of 44% and parking process can reduce the energy consumption 8&2 J. It has the very good practicalvalue and popularization meaning.Key Words : TRIZ ； Parking Device ； Contradiction Matrix ； Innovation Principle1引言随着交通拥挤和环境污染等问题日益凸显，自行车作为一 种绿色环保的交通方式，受到人们的青睐叫 我国自行车数量众多，但是自行车停放设施还相对紧缺,带来了很多随意停放自行 车的现象叫目前我国自行车停放装置主要有卡位式停车架、双层停车架及立式停车架3种，如图1所示。
TRIZ理论及其在机械产品创新设计中的应用
TRIZ理论及其在机械产品创新设计中的应用摘要：随着社会经济的不断发展，使得现如今产品竞争主要为技术竞争。
而产品设计的最终目的就是产品创新，以满足市场需求，在市场中占有一席之地，这也是提高产品竞争能力的重要途径。
传统的创新设计方法通常是采用头脑风暴法或者是试错法，这种方式的成功与否很大程度上依赖于设计者的个人经历和创作灵感，但当出现技术体系问题时就会使得上述方法难以发挥出成效。
因此，就衍生出了TRIZ理论，通过对这一理论的恰当应用，可以使设计师在开展方案设计工作时更快地发现具有创造性的新概念，进而实现对机械产品的快速、有效设计。
关键词：TRIZ理论；机械产品设计；应用分析前言创新能力的关键在于如何培养创新思维，与西方发达国家比较，我国在知识、技术创新和工业化发展水平上还有很大的差距，因此要想缩小差距，就需要积极提高人民群众的创新能力，从而促使我国再次腾飞于世界之林。
人们要充分发挥自身创新精神，在知识和技术上进行不断创新，所以本文就阐述了TRIZ理论及其在机械产品创新设计中的应用，希望能对相关人员开展工作提供借鉴。
一、TRIZ理论相关概述（一）TRIZ理论的定义TRIZ是“发明问题解决理论”的简称，阿奇舒勒教授带领科研团队对全球250万项专利进行深入分析和学习，总结出的一系列较为系统化的技术难题处理方案，给TRIZ理论下的定义是：（1）基于知识的方法：①TRIZ是一种基于产品演化趋向，从世界范围内上百项专利中提炼而成的，能解决创造性问题的具有启发性、客观性的方法论知识；② TRIZ是一种应用于自然科学、工程学等领域的广泛性理论；（2）面向人的方法：①TRIZ算法本身也是将系统划分为若干个能够区分好坏的子系统，但是它存在着某种随机性质，并且分解受问题和环境的影响；②TRIZ软件虽然并不能完全替代人的工作，只能作为一个补充，但是它可以给设计者提供一个处理随机问题的方法。
（3）系统化的方法：①TRIZ法采用一种通用的详细模型对问题进行分析，其中的相关知识具有系统化特点；②TRIZ法是一种帮助设计师运用已有知识来解决问题的系统化过程[1]。
TRIZ理论的自行车的发展与创新
TRIZ 理论的自行车的发展与创新蔡万健 1010100627机自10创新班摘要：交通覆盖的空白使得人们在出行时产生不便这是一个典型的管理矛盾，那么现在要将这个管理矛盾转化成技术矛盾，即在减小自行车体积的同时不改变它使用时的基本形态，保证它的强度、稳定性和使用时的可靠性。
未来自行车将趋于便携化、健身化、娱乐化、轻质化、时尚化发展，并提出自行车安全行车指示系统创新理念。
最后依据预期分析，认为未来自行车应重点体现便携式及宜人化特点，应用TRIZ理论进行自行车创新设计，解决自行车与公交系统的互补与延续。
同时增加自行车新的使用乐趣。
关键词：进化；自行车设计；便携；折叠；创新1、引言TRIZ 是俄文中发明问题解决理论的缩写。
该理论是前苏联G.S. Altshuller及其领导的一批研究人员在1946 年创立的的创新方法。
在分析研究世界近250 万件发明专利，综合多个学科领域的原理、法则形成TRIZ 理论体系。
该理论是能够指导实际新产品开发的理论方法体系，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。
TRIZ 理论主要内容包括：技术系统进化理论、40 个发明创造原理、39 项技术特性、冲突矩阵、物质——场分析、76 个发明问题标准解决方法、发明问题解决算法(ARIZ) 以及工程效应知识库等。
在产品设计进化过程中，上述各内容都能从不同方面对设计人员提供创新方案的指导。
2、技术系统进化理论TRIZ理论的核心是技术系统进化原理，技术系统一直处于进化之中，解决冲突是其进化的推动力。
任何一种产品、工艺或技术都是随着时间的推移向着更高的方向发展和进化的，并且它们的进化过程大致都会经历几个相同的阶段。
常见的技术系统的生命周期一般包括婴儿期、成长期、成熟期和衰退期，这条路线用图例表示出来就是一条S形的“小路”，即所谓的S 曲线。
处于前两个阶段的产品，设计应对其结构、参数进行优化，尽快使其成熟，以便企业获得最大效益；处于成熟期的产品，企业应对其替代技术进行研究，使产品取得新的替代技术，以应对未来的市场竞争；处于退出期的产品，企业利润急剧下降，应尽快淘汰。
TRIZ 技术矛盾实例
TRIZ 技术矛盾实例:
实例一:学生书包问题
学生的书包应该需要很大的容量以便容纳更多的物品,但是书包大了放的物品多了书包又重了,增加了学生的负担
实例二:飞机油箱问题
飞机油箱越大盛的油越多,飞机的续航能力越强飞的越远,但是飞机的油箱越大也影响了飞机的机动性和耗油量
实例三:手机的功能问题
手机的功能自然是越强大越好,但是手机的功能越多越强大手机的耗电量和价格也就会上升
TRIZ物理矛盾实例:
实例一:手机体积与电池容量大小问题
现代手机希望体积变小而电池的容量变大即电池的
体积变大
实例二:公交车的体积与载客量的问题
现在一般希望公交车的体积变小减小交通拥挤但同时又希望能够多载客
实例三:自行车的体积问题
人们总是希望自行车在行走的时候体积变大但在停放时体积变小。
TRIZ理论应用案例
【下载本文档，可以自由复制内容或自由编辑修改内容，更多精彩文章，期待你的好评和关注，我将一如既往为您服务】ＴＲＩＺ理论应用淬火工艺的案例车间得到一份订单，对很大的金属零件进行热处理。
要进行这项工作，吊车司机必须从炼铁炉中吊出通红的铸铁，将它运到一个油池上方并使其落人油槽。
工作了几天之后，吊车司机找到老板抱怨说：“这样干我很难呼吸。
我的控制室离房顶很近，所有从油槽里升起的烟都向我飘来，我不干了。
”烟雾本来不是问题，因为处理小部件时，车问里的通风设备满足要求；现在，在处理大型部件时，烟就变成了主要问题。
因为处理过程不能改变，老板面临一个典型的管理局面：得想出一种办法，但他还不知办法在哪里。
从定义上来说，一个技术系统应该有三种成分：两种物质和一个场(能量)。
要解决问题，首先应明确引起问题的技术系统。
在这个例子中，引起问题的技术系统是油池里的油、金属部件，以及该部件的热能。
烟是这个过程的副产物，对吊车司机造成危害。
现在，需要确定在技术系统中必须改善的特性。
为做到这一步，我们来填写附表１，指出需改善的特性。
1.标明技术系统的名称金属处理过程2.指出技术系统的系统对大型金属部件进行过油处理3.列出该技术系统中的主要成分及相应作用4.描述技术系统的操作本例中，吊车司机将通红的部件放到装满油的油槽中，金属部件一接触油就会激起浓烟，污染环境。
5.表示出应该改善或取消的特性：例如通过取消烟雾或减少烟雾所造成的危害，改善吊车司机的工作条件。
利用附表2构建技术矛盾。
（填写附表2，能够有助于清楚地确定问题中的技术矛盾。
）在问题中，从1a项到1d项都与问题无关，因为不是要改善技术系统的特性。
相反，我们是想去除有害的作用。
2a.“讲明需要减掉、去除或使其中性化的负面特性”。
这个特性就是烟雾。
2b.“列出传统的减掉、去除该特性或使该特性中性化的方法”。
利用金属盖来覆盖油槽，这样可以防止油烟四散。
2c.“写出在2b项条件中更加恶化的特性”。
自行车创新设计综述
机械创新设计课程论文题目：自行车的创新设计专业班级：机械姓名：学号：********课程老师：自行车的创新设计和应用浙江农林大学机械摘要：为促进自行车行业的发展，必须引入创新的设计方法进行创新设计。
在阅读和检索国内外大量文献的基础上本文分析了创新设计的理念和方法，分析了现代自行车的主要创新形式为自行车的创新设计奠定了一定的基础。
论文从车把、车身、车座等几个方面介绍了自行车的创新思路与方法。
文中介绍的创新点为：改经典的链传动改为齿轮传动。
用新型非零变位弧齿锥齿轮取代传统的零变位弧齿锥齿轮，以获得更高的使用寿命和传动效率。
采用双瓣式车座，改善骑车的舒适度。
采用龙头式车把，有更好的骑车体验。
采用碳纤维车架，减轻车身重量，增强自行车使用寿命。
采用折叠式双杆三角支撑立车架，避免外部因素使闲置自行车歪倒，损坏车身。
关键词：自行车；创新设计；弧齿锥齿轮；车架造型一、产品背景及发展现状1.1论文的选题背景及意义从早期的自行车雏型出现，到今天种类繁多、形式多样的自行车产品，已经历了近200年的历史。
今天，尽管自行车整体行业处于一个供大于求的市场矛盾中，但就其存在的社会效益上看，它依然是一种清洁、廉价和具有健身功能的短途代步工具，依然有着广阔的发展前景，因此创新对今天的自行车的设计和生产有着积极的意义。
现代自行车产品开发越来越注重创新，例如色彩的设计，新材料、新工艺、新结构的应用以及多功能设计。
本文以大家都比较熟悉的自行车为对象，在研究自行车发展史、结构功能、传动机构、派生形式等多方面资料的基础上，开发自行车计算机辅助设计的创新软件。
充分利用面向对象技术、计算机动画技术及多媒体仿真技术，提供多种自行车设计方案，准确而生动地模拟出自行车创新设计过程，能够促使人们积极思考、分析、探索，提高创新能力。
同时对提高设计质量，缩短设计周期，增强设计的直观性、形象性，以便集中精力用于创造性研究，具有重要意义和应用价值。
1.2国内外研究及发展现状近年来，自行车创新以人机工程学为出发点，主要集中在生物力学特性的研究方面。
TRIZ自行车刹车皮概念设计
自主创新，方法先行TRIZ 自行车刹车皮概念设计引言 用于阻止或者减慢自行车速度的刹车装置有很多种。
从由于经济或者方便的因素，卡钳式或者杠杆式的刹车是最常见的，操作者压下手柄，刹车就卡住自行车轮缘。
这样的刹车装置通常包括由安装在刹车构架里面的两块刹皮，相对地安装在轮缘的两侧。
刹皮跟轮缘接触，靠摩擦力刹车。
（见图一）图一 自行车刹车结构很明显，当潮湿或者表面磨光以后，接触面会有更小的摩擦系数从而有更小的刹车力。
卡钳或者杠杆式刹车没有保护装置，受到天气影响容易损坏，另外，水膜或者沙砾都会导致摩擦系数减少。
事实上，自行车都是要么以干燥要么以潮湿地面为标准设计的。
因而，有必要设计一种适用任意天气，保障安全行驶的刹车。
过去，工程师们尝试各种实验寻找在所有气候条件里面能够提高刹车性能，比如可靠性和稳定性，的材料。
铝合金轮缘配上一种特定刹皮材料能够在干燥的时候摩擦系数小，潮湿的时候反而大[1]。
这是近年来最常见的方法。
不幸的是，如果有沙砾，这些很软的铝就很容易被磨掉，一片片的铝嵌在刹车里面被氧化成Al2O3，然后轮缘就被更快地磨损掉，干燥摩擦系数会降低到一个很危险的水平。
对于钢轮缘来说，没有这样的问题。
然而，一般用来提高在各种气候下都适用的方法，都会带来不方便。
另外的话说，用常规妥协的办法无法克服技术矛盾。
这样，就需要TRIZ 来解决系统矛盾。
萃 智TRIZ系统冲突的演算为了得到正确的公式，需要重新分析系统冲突和设计要求。
所讨论的系统的要求简单定义如下：刹皮适用任何气候条件，轮缘的过度磨损被避免。
并且，不能对系统本身有过大的更改。
发展适用任何气候条件的自行车刹车问题可以从两个观点角度来考评一下。
第一个观点是刹车由适用一种气候条件的材料构成，干或者湿，使用者要在不同天气换不同的刹车。
第二，轮缘被水膜或者沙砾覆盖的时候，它又会在干或者湿的条件下有不同的性能。
所以，在核心问题找到以前，不容易解决这个问题。
然而，通常的解决含有矛盾问题的方法可以简单陈述如下：1．通过换或者调整刹车，可靠性在干或者潮湿条件下都有提高。
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基于TRIZ理论的自行车驱动方式改进
一.设计背景及意义
我国是自行车大国，拥有的自行车数量在世界上一直名列前茅。
随着环保，健康等理念的日益普及，越来越多的人选择自行车代步。
然而传统的自行车驱动方式较为单一，都是由脚驱动，由手控制方向。
随着经济的不断发展，人们对产品的个性化需求也越来越突出，因此自行车的驱动方式也需要更加多样化，以满足日益增长的个性化需求。
二.用TRIZ方法解决问题
1 .TRIZ理论解决问题的基本思路如下：
(1) 我们所遇到的问题大多都是不同的，因此我们称之为具体问题或者特殊问题。
在这一部分，我们要对遇到的问题进行清楚的定义，将问题明确化，然后搜索可能的方向，最后定义我们项目成功的标准或者目标（理想最终解）。
(2) 利用因果分析和功能模型分析对问题进行分析，找到突破问题瓶颈的其它路径，或者找到问题出现的根源，然后将这个问题抽象为一个一般化的问题。
(3) 对于这个一般化的问题，根据TRIZ的工具，如标准解，发明原理，科学效应库，技术发展趋势等找到一般的解决方案。
(4) 将这些一般化的解决方案引入到我们的具体项目中，转化为我们自己的解决方案。
TRIZ理论更注重问题的分析和借用，从前人的解决方案中，从其他领域的类似的问题中去寻找答案。
所以通过TRIZ理论所得到的解决方案通常是被证实可用的，所以可靠性高，易于操作，项目失败的风险也比较小。
2.定义问题
我们的目的是设计出由脚控制方向，由手进行驱动的的自行车。
但是如果按照传统自行车的设计来看，手脚的相对位置是手在前，脚在后的，若改为手驱动的话会导致重心不稳，难以控制平衡的问题。
3.功能模型分析
工程系统：工程系统指的是能够执行一定功能的系统。
一般说来，它指的是我们整体的研究对象。
比如，我们研究的对象是一辆车，车的功能是载人或者载物，则车就是一个工程系统。
而如果我们的研究对象是一个车轮，车轮能够执行的功能是支撑车以及移动车等功能，则我们可以将车轮看成一个工程系统。
工程系统的级别是相对的，根据我们的研究目的来确
定谁是工程系统。
超系统：超系统指的是包含被分析的工程系统的系统，在超系统中，我们所要分析的系统只是其中的一个组件。
组成超系统的组件，就是超系统组件。
工程系统和超系统的划分并没有那么清楚。
这种划分完全取决于项目的需要，一般来说，超出项目范围以外的组件，或者说出于项目的限制，某个组件没有可调节的自由度，那么这个组件可以列为超系统组件。
功能模型分析分为三部分，即组件分析、相互作用分析和功能模型。
组件分析是指将系统和超系统的组件加以区分，并分类列出来；相互作用分析指的是识别组件两两之间的相互作用，为以后的功能模型打下基础；功能模型是指识别组件之间的功能，并根据他们执行功能的性能加以评估，最后形成功能模型图。
3.1组件分析
3.2相互作用分析
相互作用分析矩阵将相接触的部件标识出来，带“+”的单元意味着可能有功能，为后面的功能分析打下良好的基础。
3.3功能模型分析
4.小结
综上所述，自行车驱动的方式与前轮、后轮、车座、车身及传动方式有关。
具体的设计如下：1.把车座往后移动，并设计一个有一定倾斜度的靠背，使得重心后移以增加舒适度。
2.在前轮铰接处增设两个“火箭炮”（如图4.1），双脚通过其来控制前轮的方向。
3.手的驱动可以仿照传统自行车的传动方式，即齿轮链条传动。
4.后轮由一个变为两个，从而增加平衡性与稳定性。
图4.1 “火箭炮”。