基于TRIZ理论的饮水机优化设计课案

1、基于triz理论的饮水机优化设计姓名：学号：学院：学院摘 要：为了解决饮水机在设计过程中由现的大量冲突，运用triz冲突解决理论，针对饮水机在缺少水温调节装置、“二次污染”和童锁装置上由现的一系列冲突，提由了详细的优化设计方案。从而得到一种安全可靠的饮水机，为以后饮水机的设计提供更有价值的参考。关键字：triz理论；饮水机；优化设计刖百从90年代开始，我国生产第一台饮水机以来， 饮水机在我 国的发展已经有十几年了。它的由现逐渐改变了老百姓传统的 饮水方式，并且在生活中扮演着非常重要的角色，饮水机已不 仅仅是饮水工具。它已经从刚开始的单一饮水功能发展到如今 集制冷、加热和消毒等功能于一身。近几年

2、，饮水机的产量逐 年增加，呈现由较旺盛的消费需求。但是饮水机在设计过程中 仍然由现大量冲突，本文运用triz冲突解决理论，针对饮水机 在缺少水温调节装置、“二次污染”和童锁装置上由现的一系列 冲突，提生了详细的优化设计方案。为以后饮水机的设计提供 有价值的参考。1 triz理论triz 创新原理是为了解决技术系统存在的技术矛盾和物 理矛盾，它的核心是技术系统进化原理，具进化的推动力就是 解决冲突。triz理论的主要内容：物质一场分析法、技术系统 进化法则、发明问题标准解法、技术矛盾解决矩阵、发明问题 解决算(ariz)、40条解决原理、39个通用工程参数等。 这种理 论的实践和研究已得到迅速的

3、发展和普及，已经广泛地运用到 各类产品开发设计中。在用triz理论对产品进行优化改进时，应充分考虑产品存在的问题，对其工作原理作合适的调整，以 满足对产品的新要求。triz解决问题的步骤如下：第一步是对问题进行定义及分析。第二步是方法和工具的 选择，如果发现存在问题，则用“原理”去解决；如果明确了 问题，但不知道该怎么办，则用“效应”去解决；如果需要改 进，则用“标准解”去解决问题。第三步是设计结果评价，如 果发现了新的问题，则要求对问题继续分析，直到不由现问题 为止。最后则是设计方案的应用。基于 triz的发明问题解决 过程模型，如图1所示。图1 triz理论的问题解决过程模型图2问题改进饮

4、水机在设计过程中由现大量冲突，例如饮水机在缺少水温调节装置、“二次污染”和缺少童锁装置等。 也就是说从产品 的“实用性、安全性、可靠性”等方面都存在着一系列的问题。2 . 1 “实用性”方面优化1.1.1 问题描述与分析传统的饮水机一般只有冷、热两个由水阀，不具有自动控制水温调节的功能。若是想喝到合适的温水， 只能是在饮水机的冷、 热由水口之间反复调整，这样不仅浪费时间而且更存在着相当 大的不便性。另外，不同地区的用户对饮水机的要求也不同， 且有相当大的区域差别。比如，广东人喜欢用95 c以上的水来泡茶而北京人喜欢用 90 c的水冲泡咖啡。如果不同地区的人们 都使用不具备水温自动调节功能的饮水

5、机，将极大的不能满足 各自的需要。设计的不合理性给饮水机提由了新的研制方向。1.1.2 工具选择和具体方案实施解决缺少自动调温装置这一问题，首先从39个工程参数中选择质量提高的参数：温度(no.17);带来负面影响的参数：时间损失(no.25) o由冲突矩阵确定可用发明原理为：no.18振动、no.21紧急行动、no.35参数变化、no.28机械系统的替代。 2.1.3结果评价对no.35发明原理的分析表明：可以得到采用自动数码控 制技术调节水温，使参数得以变化。不同地区的用户可以根据 不同的需要对其进行调节并按键选择，然后按由水键就可以从 单一由水口得到所设定水温的饮用水。无论客户是冲咖啡、

6、茶 还是方便面等，只需按键就可得到所设定温度的水，方便又准 确。2.2 “安全性”方面优化2.2.1 问题描述与分析传统饮水机存在比较严重的“二次污染”问题。饮水机里 水加热的过程是通过内置加热器完成的，加热一一冷却一一再 加热的循环久煮形成的“千滚水”，长期使用又不及时清洗的话， 容易产生硝酸盐、水垢等大量不利于人体健康的物质；与此同 时空气中的粉尘颗粒携带着大量的细菌和微生物等，它可以随 着空气进到饮水机的空气口、排水口，从而导致细菌和微生物 等在饮水机里大量繁殖，最后污染着饮水机。因此，传统饮水 机在使用过程中存在着危害人类健康的隐患，从而严重影响人 们的安全。2.2.2工具选择和具体方

7、案实施解决二次污染这一 问题，首先从39个标准工程参数中选择质量提高的参数：温度(no.17);带来负面影响的参数：物体产生的有害因素(no.31) c由冲突矩阵确定可用发明原理为：no.2分离、no.35参数变化、no.22变有害为有益、no.24中介物。2.2.3 结果评价对no.2发明原理的分析表明：可以将饮水机和传统的内置 加热器分离，并且采用高科技纳米电热膜加热器的加热系统。 从而实现了快速制热，避免了饮水机反复加热的“千滚水”这 一弊端。对no.24发明原理的分析表明：可以在加热器和进水口之间增加智能计量器，用于提醒用户定时清洗饮水机并对其 进行消毒，以避免微生物、细菌、及水垢对饮

8、水机造成污染。 智能计量器可以精确测量流人进水口的水量。当水量达到一定 量时，计量器发生提示音来提示用户清洗饮水机和对饮水机进 行消毒，减少因用户长期使用饮水机而忽视清洗饮水机所带来 的二次污染。2.3 “可靠性”方面优化2.3.1 问题描述与分析传统的饮水机一般有落地式和台式两种，但是目前比较流 行是落地式饮水机，它的高度大约有1.2l.4m ,其由水口的高度大约是0.60.8m,这个由水口高度恰好是 23岁儿童在 玩耍时最容易触碰到的地方。一旦家长看护疏忽时，儿童将极 有可能被热水烫伤，所以它存在一定的危险性。2.3.2工具选择和具体方案实施解决缺少童锁装置这一问题，首先从39个标准工程参

9、数中选择并确定技术冲突的一对特性参数，即质量提 高的参数：可靠性（no.27）;带来负面影响的参数； 物体产生的 有害因素（no.31）。由冲突矩阵确定可用发明原理为：no.35参数变化、no.2分离、no.40复合材料、no.26复制4。2.3.3 结 果评价对no.2发明原理的分析表明：在解决易烫伤儿童这一冲突时，核心问题是使儿童在饮水机工作的情况下不能够随意按 键，则童锁键可以起到一定的保护作用。设计童锁键的高度为 距由水口 0.2m处，即儿童不易触摸到。童锁键与所有功能键是 分离的，一旦启用童锁键，则所有功能键都无法使用。这样儿 童在玩耍时即使碰到由水键，热水也不会从由水口中流由。即

10、使触摸到童锁键，也无法解开。因为饮水机的童锁键设置了强 制性功能，必须是再次按功能键才能解开童锁键。这样可以避 免儿童被热水烫伤，从而解决产品的“可靠性”这一问题。3结束语triz 理论将难以琢磨的发明问题解决过程通过一种相对 简单的逻辑思维展现在人们眼前，使发明问题解决得以简化。利用triz理论的39个工程参数、冲突问题解决矩阵等知识库工具对饮水机缺少水温调节装置、“二次污染”和童锁装置上由现的一系列冲突，提由了详细的优化设计方案。因此， triz理 论是一种非常有效的符合人类思维的程式化的创新设计方法。在生活节奏快和生活压力大的当今社会，健康是人生和社会的 最大财富，健康化饮水机是饮水机发

11、展的主要方向。除此之外，饮水机也应朝智能化、人性化、绿色化、节能化方向发展。参考文献1 ahshuller gs . the innovation algorithm , triz, systematic innovation and technical creativityrworcester : technicalinnovation center , 1999.2檀润华.创新设计一一trlz:发明问题解决理论m.北京： 机械工业由版社，2002.3黄厚石，孙海燕.设计原理m.南京；东南大学生版社， 2005.4宋开红.约束理论和triz创新理论在螺杆泵技改项目中的应用研究d天津：天津大学学报，2006.(上1杨一岳，金山.静液压传动轮式装载机发展概况j.工程机械与维修，1998(12) : 10-11.2吕华强，王黎钦，古乐，等.滚动轴承疲劳寿命数值仿真技术的研究j.机械设计与研究，2005, 18(5) : 42-44.3鄢建辉，李兴林，蒋万里，等，轴承疲劳寿命理论的新进展j.轴承，2005(11) : 38-44.4唐振科，工程机械底盘设计m.郑州：黄河水利由版社，2004.5章