基于TRIZ理论的饮水机优化设计

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出现的大量冲突，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”和童锁装置上出现的一系列冲突，提出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；优化设计前言 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。它的出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，呈现出较旺盛的消费需求。但是饮水机在设计过程中仍然出现大量冲突，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”和童锁装置上出现的一系列冲突，提出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，其进化的推动力就是解决冲突。TRIZ理论的主要内容：物质场分析法、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发展和普及，已经广泛地运

3、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，直到不出现问题为止。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 饮水机在设计过程中出现大量冲突，

4、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。21 “实用性”方面优化2.1.1 问题描述与分析传统的饮水机一般只有冷、热两个出水阀，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、热出水口之间反复调整，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以上的水来泡茶而北京人喜欢用90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出了

5、新的研制方向。2.1.2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)。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，然后按出水键就可以从单一出水口得到所设定水温的饮用水。无论客户是冲咖啡、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.

6、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，加热冷却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.1

7、7)；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.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，计量器发出提示音来提示

8、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l.2l.4m，其出水口的高度大约是0.60.8m，这个出水口高度恰好是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

9、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出水口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出水键，热水也不会从出水口中流出。即使触摸到童锁键，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

10、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”和童锁装置上出现的一系列冲突，提出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 GSThe Innovation

11、 Algorithm，TRIZ，Systematic Innovation And Technical CreativityR Worcester：TechnicalInnovation Center，1999.2 檀润华创新设计TRlZ：发明问题解决理论M北京：机械工业出版社，2002.3 黄厚石，孙海燕设计原理M南京；东南大学出版社，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：黄河水利出版社，20