Triz理论应用实例——拖把的创新设计.docx

SCI-TECH INNOVATIONSAND BRANDS创新中国文/东北大学机械学院工业设计专业 蒋瑶希 葛琼颖 赵新军1 引言人类自诞生以来从未停止过对美与整洁的追求，家用清洁工具作为家庭清洁的辅助帮手，是每个家庭必不可缺的必需品。

它给人们的清扫工作带来了便捷，为人们的生活增添一份清爽。

随着社会和经济发展，生活水平日益提高，人们对家用产品的要求不再只停留在实现基本功能上，而是追求更人性化。

交互式的使用体验，在提高生活品质的同时让家务不再劳累。

本文基于TRIZ理论分析家用地面清洁工具的发展与演变，进而预测未来家用地面清洁工具的发展趋势，为该产品进一步的设计生产提供有价值的理论参考。

2 地面清洁工具的诞生和发展演变2.1孕育时期早在原始社会，人们便开始思考如何能将地面上的垃圾轻松移去，保证周围环境的整洁，他们把草木枝条聚成捆，用它去“划拉”，将散落的垃圾聚集成堆，这便是扫帚最初的雏形。

2.2正式诞生在中国的夏朝时期，人们从受伤野鸡拖地爬行受到启发，用鸡毛做成了第一把扫把，即鸡毛掸子（图1）。

由于使用的鸡毛太软不耐磨损，人们又换上竹条、草等材料，将其改制为耐用的扫把。

2.3发展阶段在十八世纪的美国，由于富兰克林政府对高粱栽植产业的推广，一次新的尝试推动了扫把的发展，美洲、欧洲乃至世界各地开始应用一种用高粱穗做的扫把。

2.4近代现况随着人们生活水平的不断提高，扫把的用料也越来越考究，也更加细分，包括清扫衣服、衣柜、木质地板等专用的小扫把。

但除了增加了扫把的大小，改进了材质，在其他方面并未做出太大的改变；最近几十年，由于科技的进步，才对于扫帚这一传统工具有了一些质的变化，增加了一些功能，并考虑了多种使用情景，且演变出了吸尘器和扫地机器人。

3 基于TRIZ理论的地面清洁工具的发展分析随着人们更加关注设计的交互体验与人性化关怀，地面清洁工具的发展也更加多元化，人们对地面清洁工具的要求也越来越高。

3.1 独立站立的扫把扫帚不用时总是只能靠墙，这多少有些麻烦，这把可以直立的扫帚，只要向下施力便可折叠扫帚头，再顺时针方向旋转一下把手，扫帚便可以稳固直立。

Triz理论应用实例——拖把的创新设计一、应用背景拖把是一个在我们日常生活中每天都会用到的物品，应该说它的出现已经有很长一段时间了，但是，现在人们用的各种拖把真的很好用吗？如果你经常做家务的话，我想你一定会皱起眉头的。

二、问题描述现在市场上的拖把主要有以下几种，如图所示：图1 图2图3 图4市场主流拖把优缺点比较进行一个创新设计，争取想出一款功能更加完善，使用更加方便的新型拖把！三、问题分析1、解决拖把不易拧干或者拧干十分困难的问题改善的技术特性参数：10#力——用更小的力完成同样的工作33#可操作性——使得拧干的过程动作更加简单，增强其可操作性恶化的技术特性参数：36#装置的复杂性——要增加拧干功能必然使得装置较普通拖把而言更加复杂。

时间可以将拖把放置在某个装置内，然后用脚踩或者手拉的方式即可自动将水拧干。

经调查，这种方案已经运用于现代产品中，并且效果良好。

如图：2、解决拖把使用时不符合人体舒适度的问题改善的技术特性参数：31#物体产生的有害因素——使得人体疲劳恶化的技术特性参数：36#装置的复杂性——其形状必将更加的复杂将拖把的手柄设置成符合人体工学的形状，最理想的情况是，人不需要弯腰便可以完成拖地的过程。

3、解决一个拖把不能同时用来清洁和擦干的问题改善的技术特性参数：35#适用性及多样性恶化的技术特性参数：36#装置的复杂性可以使用两块拖把布，当需要湿拖的时候换上其中一块，当需要将水擦干的时候换上另一块即可。

4、解决拖把吸水能力不强的问题改善的技术特性参数：27#可靠性——拖把是否能够可靠的将地板上的水吸干净恶化的技术特性参数：26#物质或事物的数量——很可能需要增加某一具有强吸附能力的物质解决方法：利用40#复合材料原理中用复合材料来替代单一材料寻找一种吸水能力超强的材料，将其使用到拖把布中即可。

5、解决拖把不能清除死角灰尘的问题改善的技术特性参数：35#适应性及多样性——可以适应各种复杂环境恶化的技术特性参数：13#结构稳定性——可以灵活运动，必然会使其结构不太稳定将拖把手柄与拖布的连接部位的焊接变为一个可以实现360°自由转动的铰接的结构，那么当有死角需要擦拭的时候，该拖把可以轻松完成此任务。

拖把脱水机构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解拖把脱水机构的基本原理，掌握其结构与功能；2. 学生能掌握与拖把脱水机构相关的物理知识，如杠杆原理、离心力等；3. 学生能了解拖把脱水机构在生活中的应用，提高对科学技术的认识。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并解决与拖把脱水机构相关的实际问题；2. 学生能通过小组合作，设计并制作简单的拖把脱水机构模型；3. 学生能运用科学方法，对拖把脱水机构进行实验研究，提高实验操作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生能培养对科学的兴趣和好奇心，提高探索精神；2. 学生能认识到科学技术在生活中的重要性，增强学以致用的意识；3. 学生能通过小组合作，培养团队协作精神，提高沟通与表达能力；4. 学生能关注生活中的物理现象，激发对物理学科的热情。

课程性质：本课程为动手实践类课程，注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力、观察力和创新能力。

学生特点：六年级学生对新鲜事物充满好奇，具备一定的物理知识基础，动手能力强，善于合作。

教学要求：教师需结合学生特点，运用启发式教学，引导学生主动探究，注重培养学生的实践能力和科学素养。

通过课程学习，使学生达到预定的知识、技能和情感态度价值观目标。

在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。

二、教学内容1. 引入新课：通过生活实例，引导学生了解拖把脱水机构在日常生活中的应用，激发学生兴趣。

相关教材章节：第五章《简单机械》第三节《杠杆原理的应用》2. 理论知识学习：a. 介绍拖把脱水机构的基本原理，如杠杆原理、离心力等；b. 分析拖把脱水机构各部分结构及其功能；c. 讲解与拖把脱水机构相关的物理知识。

相关教材章节：第五章《简单机械》第一节《杠杆》和第二节《轮轴》3. 动手实践：a. 学生分组讨论，设计拖把脱水机构模型；b. 学生根据设计方案，利用实验材料，动手制作拖把脱水机构模型；c. 学生进行实验，观察并记录实验现象，分析实验结果。

Triz理论应用实例——拖把的创新设计一、应用背景拖把是一个在我们日常生活中每天都会用到的物品，应该说它的出现已经有很长一段时间了，但是，现在人们用的各种拖把真的很好用吗？如果你经常做家务的话，我想你一定会皱起眉头的。

二、问题描述现在市场上的拖把主要有以下几种，如图所示：图1 图2图3 图4市场主流拖把优缺点比较现在市场上的各式拖把都有着这样或者那样的问题，下面我就用triz理论的方法来对拖把进行一个创新设计，争取想出一款功能更加完善，使用更加方便的新型拖把！三、问题分析1、解决拖把不易拧干或者拧干十分困难的问题改善的技术特性参数：10#力——用更小的力完成同样的工作33#可操作性——使得拧干的过程动作更加简单，增强其可操作性恶化的技术特性参数：36#装置的复杂性——要增加拧干功能必然使得装置较普通拖把而言更加复杂。

查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：26，35，10，18；32，25，12，17而不浪费时间可以将拖把放置在某个装置内，然后用脚踩或者手拉的方式即可自动将水拧干。

经调查，这种方案已经运用于现代产品中，并且效果良好。

如图：2、解决拖把使用时不符合人体舒适度的问题改善的技术特性参数：31#物体产生的有害因素——使得人体疲劳恶化的技术特性参数：36#装置的复杂性——其形状必将更加的复杂查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：19，1，31将拖把的手柄设置成符合人体工学的形状，最理想的情况是，人不需要弯腰便可以完成拖地的过程。

3、解决一个拖把不能同时用来清洁和擦干的问题改善的技术特性参数：35#适用性及多样性恶化的技术特性参数：36#装置的复杂性查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：15，29，37，28组成部分可以使用两块拖把布，当需要湿拖的时候换上其中一块，当需要将水擦干的时候换上另一块即可。

4、解决拖把吸水能力不强的问题改善的技术特性参数：27#可靠性——拖把是否能够可靠的将地板上的水吸干净恶化的技术特性参数：26#物质或事物的数量——很可能需要增加某一具有强吸附能力的物质查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：21，28，40，3寻找一种吸水能力超强的材料，将其使用到拖把布中即可。

第39卷第4期2020年8月Vol.39No.4Aug.2020南昌工程学院学报Journal of Nanchang Institute of Technology文章编号：1674-0076(2020)04-0061-05基于TRIZ理论的如厕助力装置设计与分析曾宇露▽，曾庆山彳，李豪辉2,杨武1,2,祝志芳1,2(南昌工程学院1.江西省精密驱动与控制重点实验室;2.机械与电气工程学院，江西南昌330099)摘要:基于TRIZ创新理论，结合阿奇舒勒矛盾矩阵，对如厕助力产品的辅助形式和结构进行设计，同时引入防滑机构，对关键机构进行力学原理分析，采用Solidworks软件对整体结构进行三维建模，并制作出实物样机。

实验测试表明，装置单程辅助时间仅为6s,工作效率提高的同时其稳定性和安全性也得到显著提升，可为同类产晶设计提供借鉴。

关键词：如厕助力装置;TRIZ理论；阿奇舒勒矛盾矩阵;创新设计中图分类号:TH122文献标志码:ADesign and analysis of toilet auxiliary device based on TRIZ theoryZENG Yulu1>2,ZENG Qingshan2,LI Haohui2,YANG Wu1>2,ZHU Zhifang1'2(1.Jiangxi Province Key Laboratory of Precision Drive&Control；2.School of Mechanical and Electrical Engineering,Nanchang Institute o£Technology,Nanchang330099,China)Abstract:Based on TRIZ innovation theory,combined with Archieschuler Contradiction Matrix,the form and structure of toi­let auxiliary device is designed.Meanwhile,the anti-skid mechanism is introduced to analyze the principle.The3D modeling of the structure is carried out with solidworks software, and the physical prototype is produced.The experimental results show that the one-way auxiliary time of the device needs only six seconds,the stability and safety of the device are significantly improved,which may provide reference for the design o£similar devices.Key words:toilet auxiliary device;TRIZ theory；Achischuler contradiction matrix；innovation design截至2019年底，我国60岁及以上的老年人口达2.54亿，占总人口比例的18.1%。

拖把的设计改良范文拖把是家庭日常清洁工具中的必备品，它的设计改良可以极大地提高清洁效果和使用体验，让清洁工作更加轻松和高效。

以下是我对拖把设计的一些改良建议：1.材质选择：传统拖把多采用木材或塑料材质，容易磨损和变形。

改良后的拖把材料应选择耐用且不易变形的材质，如铝合金或不锈钢材质，提高拖把的使用寿命。

2.可调节长度：现有的拖把往往是固定长度，无法根据不同需求进行调节。

改良后的拖把应设计成可伸缩的，用户可以根据身高和清洁面积的不同自由调节长度，提供更好的使用体验。

3.刷头设计：传统的拖把刷头多采用织物材质，容易滋生细菌和异味。

改良后的拖把刷头应采用高密度的橡胶或硅胶材质，耐磨损且易于清洁，避免细菌滋生，保持清洁效果。

4.旋转关节：现有的拖把刷头固定在拖把杆上，使用时限制了拖把刷头的灵活性。

改良后的拖把应设计成可旋转的关节，使拖把能够360度旋转，方便清洁难以到达的角落和缝隙。

5.水箱设计：传统的拖把需要将拖把刷头沾湿后再清洗地面，操作繁琐且不方便。

改良后的拖把应设计成附带水箱，用户只需要通过按压按钮或拉动手柄即可自动喷洒清洁剂或水，提高清洁效果和操作便捷性。

6.自动清洁功能：现有的拖把清洗刷头需要手动清洗，费时费力。

改良后的拖把应设计成自动清洁功能，用户只需将拖把刷头放入清洁槽中，按下按钮即可自动清洗，提高清洁效率。

7.悬挂收纳：改良后的拖把应设计成可悬挂收纳的形式，方便存放和节省空间。

拖把杆上可以配备挂钩或磁铁，用户可以将拖把挂在墙上或冰箱等金属表面上，使存放更加整洁和方便。

总之，拖把的设计改良可以从材料选择、长度调节、刷头设计、旋转关节、水箱设计、自动清洁功能以及悬挂收纳等方面进行。

通过这些改良，拖把的清洁效果将得到提升，使用体验也将更加舒适和方便。

可转位拖把机械结构设计与应用-机械结构论文-工业论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——【摘要】拖把是日常生活中常用的清洁工具之一。

本文针对清洁面积小、费力和难清理顽固污渍等现象，提出了一种由两个柱形拖头、三个齿轮啮合组成的可转位拖把设计方案，介绍了可转位拖把的机械结构、使用方法和效益分析。

【关键词】拖把;机械设计;可转位拖把是房屋清洁中最常用的工具之一。

从最早的长柄“抹布”发展到现在广泛被使用的胶棉拖把、甩干拖把等，其功能越来越多，每种拖把都有其独特的优点，但在使用过程中也存在一些缺点，使其不能发挥最大效果［1～2］。

例:胶棉拖把，吸水性强，能够提供充足水分供清洁所用，但是单位清洁面积相对较小，清洁大面积区域时费时、费力;而甩干拖把虽然相对单位清洗面积较大，然而由于其自身的圆弧形设计无法清理室内死角区域的污物。

可见，胶棉拖把和甩干拖把的清洁头都存在某些局限，不利于清洁人员的使用。

一、可转位拖把设计方案可转位拖把，拖把架包括杆段连接部和拖头传动部，两个清洁头通过三个齿轮啮合，柱型拖头与地面接触时，在使用者的拖动下，柱型拖头带动其相应的固定轴转动，由于固定轴之间啮合传动，所以柱型拖头可以以其相应的固定轴为旋转轴转动，同时，由于齿轮的啮合传动作用，可以在柱型拖头转动时保证拖头与地面具有较大摩擦力，避免了单个拖头绕轴旋转时，拖头旋转阻力过小而过于容易滚动，无法对地面顽固污渍进行清洁。

二、可转位拖把机械结构可转位拖把的结构主要由第一柱型拖头、第一固定轴、第一齿轮、手柄、拖把杆、可调螺母、拖把架、第二柱型拖头、第三固定轴、第二齿轮、第二固定轴、第三齿轮和连杆等部分组成，如图1所示。

拖把架包括杆段连接部和拖头传动部，杆段连接部与所述拖把杆的底端固定连接，拖头传动部包括连接件、第一固定轴、第二固定轴，第一固定轴、第二固定轴等，清洁头包括第一柱型拖头、第二柱型拖头等。

拖把杆由手柄、拖把杆包、可调螺母等组成。

T R I Z理论的应用实例分析一、TRIZ理论的起源TRIZ理论是阿奇舒勒G.S.Altshuller在1946年创立的一种发明理论,其意义为发明问题的解决理论;二、主要内容现代TRIZ理论体系主要包括以下几个方面的内容：1.创新思维方法与问题分析方法TRIZ理论中提供了如何系统分析问题的科学方法,如多屏幕法等；而对于复杂问题的分析,则包含了科学的问题分析建模方法——物-场分析法,它可以帮助快速确认核心问题,发现根本矛盾所在;2.技术系统进化法则针对技术系统进化演变规律,在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结提炼出八个基本进化法则;利用这些进化法则,可以分析确认当前产品的技术状态,并预测未来发展趋势,开发富有竞争力的新产品;3.技术矛盾解决原理不同的发明创造往往遵循共同的规律;TRIZ理论将这些共同的规律归纳成40个创新原理,针对具体的技术矛盾,可以基于这些创新原理、结合工程实际寻求具体的解决方案;4.创新问题标准解法针对具体问题的物-场模型的不同特征,分别对应有标准的模型处理方法,包括模型的修整、转换、物质与场的添加等等; 5.发明问题解决算法ARIZ主要针对问题情境复杂,矛盾及其相关部件不明确的技术系统;它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程,实现对问题的逐步深入分析,问题转化,直至问题的解决;6.基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库基于物理、化学、几何学等领域的数百万项发明专利的分析结果而构建的知识库可以为技术创新提供丰富的方案来源;三、基本哲理TRIZ理论的基本哲理包括以下6条：1、所有的工程系统服从相同的发展规则;这一规则可以用来研究创造发明问题的有效解,也可用来评价与预测如何求解一个工程系统包括新产品与新服务系统的解决方案;2、像社会系统一样,工程系统可以通过解决冲突Conflicts而得到发展;3、任何一个发明或创新的问题都可以表示为需求和不能或不再能满足这些需求的原型系统之间的冲突;所以,“求解发明问题”与“寻找发明问题的解决方案”就意味着在利用折衷与调和不能被采纳时对冲突的求解;4、为探索冲突问题的解决方案,有必要利用专业工程师尚不知道或不熟悉的物理或其它科学与工程的知识;技术功能和可能实现该功能的物理学、化学、生物学等效应对应的分类知识库可以成为探索冲突问题解的指针;5、存在评价每项发明创造的可靠判据;这些判据是：1该项发明创造是否是建立在大量专利信息基础上的基于偶然发现的少数事例的发明项目不是严肃的研究成果;事实证明,一项重大或重要的发明项目通常是建立在不少于1万到2万项专利或知产权/版权研究的基础上;2发明人或研究者是否考虑过发明问题的级别大量低水平的发明不如一项或少量高水平的发明;因为,低水平的发明只能在简单的情况下运用;3该项发明是否是从大量高水平的试验中提炼出来的结论或建议6、在大多数情况下,理论的寿命与机器的发展规律是一致的;因而,“试凑”法很难产生两种或两种以上的系统解;四、解决原理原理是获得冲突解所应遵循的一般规律;TRIZ主要研究技术冲突和物理冲突;技术冲突是指传统设计中所说的折衷,即由于系统本身某一部分的影响,所需要的状态不能达到;物理冲突指一个物体有相反的求;TRIZ 引导设计者挑选能解决特定冲突的原理,其前提是要按标准工程参数确定冲突;有39条标准冲突和40条原理可供应用;五、创新原理六、应用实例在生活有很多实例应用了TRIZ 创新理论,以下将选取一部分理论的实例简单介绍;1分割1)火车车厢之间是单独的个体,可调整车厢的数量2)圆珠笔的笔心与笔套是两个可分的部分,笔心可以换3)电风扇的三片叶片是三个独立的个体,可拆卸4)田地里的浇水水管系统,每一段用一个接头连接;5)自行车、摩托车等的链条是一环一环相接的,每环都是可以取下来的2分离1)石油加工中,将一些油渣或其他有害物质提炼分离,已获得精度较高的汽油或柴油;2)子弹发出后,弹芯与弹壳分离3)电脑键盘与鼠标分开,为的是方便人们更好的操作; 4)火箭在冲出大气层的过程中将已经燃完燃料的部分解体分离5)现在用在建筑中的隔音材料将噪音吸收或隔离,从而使噪音被分离出我们所处的环境;3局部质量1)锤子的一边做成平的一边做成扁的,增加了锤子的切削功能采石场专用锤;2)自动笔;将笔心上作一对耳朵,再加一根弹簧;3)电钻的钻头做成螺旋状,增加了打孔时的稳定性,防止打滑4)三键模式的电脑鼠标,改变了原先单键的麻烦与不便;5)改变杯子的开口,在上面做一个切口,可以最大程度的防止在倒水时泄漏暖瓶外皮的口也是这样的4不对称1)衣服上的拉链,一边又拉头,另一边没有;2)电风扇的叶片3)有天线的不对称4)大刀从侧面来看是不对称的5)眼镜的两个镜片因人眼近视程度不同,镜片度数不同5合并1)将火车每个车厢合并在一起,增加载客;2)的话筒与听筒合并在一个盒子里,可以方便人们打时可以腾出一只手来干别的事情;3)农场里喂养牲畜的食槽连在一起,可以节省喂食的时间,提高效率;4)将室内的多个等串联在一起,共用一个开关;5)凳子上加一个靠背,两者合并成为椅子6多用性1)键盘可以用来打字,也可以用来打游戏;2)多功能3)瑞士军刀最多的功能可到五十多种4)mp3既可以听歌,也可以存储资料.5)现在的打印机集打印复印于一体7套装1)墨水、笔心、笔套套在一起2)电视机的室内天线3)雨伞的伞柄4)保温杯、暖瓶也是套装原理制成的5)消防车和起重机8质量补偿1)气垫船,内充空气,使船漂浮; 2)液压千斤顶3)潜艇使用排放水来实现升浮4)风筝利用风对其向上的升力而升到空中5)将气球内部充入氢气而不是空气,可以使气球飘起来9预加反作用1)降落伞2)按钮按下后,能自动恢复原位3)汽车减震器4)船利用水对船的反作用力浮力5)儿童蹦蹦床利用反作用力将儿童弹起10 预操作1）易拉罐的开口2）注射药品按量与品种放在固定瓶内,并贴标签;3）食品袋的切口,方便人们撕开4）印刷时先将要印刷的内容排版5）在打字时先将电脑打开11预补偿1）洗衣机、微波炉等在未关舱门之前,无法进行工作,以保证安全;2）保温杯上的软皮套,可以防止被子打滑或烫手3）摩托车前的保险杠,防止车体滑倒时损坏车子4）飞机起落架有三种起落方式自动、机械、人工,后两者是对前一种方式的补偿5）摩托车有点子打火启动和脚动启动两种,互相补偿;七、优势相对于传统的创新方法,比如试错法,头脑风暴法等,TRIZ 理论具有鲜明的特点和优势;它成功地揭示了创造发明的内在规律和原理,着力于澄清和强调系统中存在的矛盾,而不是逃避矛盾,其目标是完全解决矛盾,获得最终的理想解,而不是采取折衷或者妥协的做法,而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程,而不再是随机的行为;实践证明,运用TRIZ理论,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;它能够帮助我们系统的分析问题情境,快速发现问题本质或者矛盾,它能够准确确定问题探索方向,突破思维障碍,打破思维定势,以新的视觉分析问题,进行系统思维,能根据技术进化规律预测未来发展趋势,帮助我们开发富有竞争力的新产品;。