專利名稱：基于triz的可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及針對一種機(jī)電產(chǎn)品可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
針對現(xiàn)代社會對于產(chǎn)品綠色性能要求越來越高的現(xiàn)狀，企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)計也必須從傳統(tǒng)設(shè)計向綠色設(shè)計轉(zhuǎn)變。企業(yè)只有通過綠色設(shè)計來提高其產(chǎn)品的綠色性能，才能適應(yīng)市場競爭和企業(yè)發(fā)展的需要。除了環(huán)保法律法規(guī)的逐漸完善迫使企業(yè)必須遵守相關(guān)的法律條款之外，更重要的是綠色設(shè)計本身的優(yōu)點也可以讓企業(yè)在實施綠色設(shè)計的同時獲益匪淺，對企業(yè)自身的發(fā)展和市場競爭力的提高具有現(xiàn)實意義。綠色設(shè)計的本質(zhì)是將環(huán)境友好的思想融入到產(chǎn)品的設(shè)計過程中，使產(chǎn)品在其全生命周期內(nèi)既滿足用戶的使用要求又降低對環(huán)境的影響?？刹鹦对O(shè)計正是改善產(chǎn)品拆卸回收等綠色性能的重要手段?？刹鹦对O(shè)計作為綠色設(shè)計的主要內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)之一，它要求所設(shè)計產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)易于裝配、易于拆卸、方便維護(hù)，并使得產(chǎn)品在報廢后對可用的部分能充分有效地回收和重用；同時要求在設(shè)計時就考慮產(chǎn)品拆卸回收處理工藝過程，控制環(huán)境污染物的排放，并節(jié)約資源、能源。拆卸是產(chǎn)品回收、重用和再資源化的前提，無法拆卸的產(chǎn)品談不上重新利用，更談不上資源的有效回收?，F(xiàn)代產(chǎn)品很多都是機(jī)電結(jié)合的或多學(xué)科交叉的技術(shù)密集型產(chǎn)品，有些產(chǎn)品兼有無污染或有污染部分，會給拆卸帶來許多困難；整個產(chǎn)品廢棄淘汰后，可再利用的部分由于拆卸困難而難于回收重用，即使能夠拆卸，也由于拆卸過程費事、費力、經(jīng)濟(jì)性差，回收重用的價值不大。而不可拆卸產(chǎn)品不僅會造成大量可重用零部件、材料的浪費。而且若廢棄物處置不當(dāng)，還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。要從根本上解決產(chǎn)品回收和重用過程中的拆卸困難和污染等問題，就需要從產(chǎn)品的設(shè)計階段入手，開展產(chǎn)品可拆卸聯(lián)接設(shè)計方法的研究，尋求問題的解決辦法。但是，迄今為止沒有相關(guān)技術(shù)的公開報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種基于TRIZ的可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，將TRIZ理論中物一場分析模型、物理矛盾分析模型、標(biāo)準(zhǔn)解和創(chuàng)新法則等內(nèi)容與可拆卸設(shè)計理論相結(jié)合，建立一種可拆卸聯(lián)接設(shè)計方法，以便能夠快速指導(dǎo)設(shè)計并獲得可拆卸聯(lián)接的設(shè)計方案。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明基于TRIZ的可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，所述可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計和聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計，其特點是所述可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計按如下步驟進(jìn)行步驟1，使用物一場分析模型將可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計定義為第四類有害的相互作用模型，物質(zhì)S1和物質(zhì)S2分別定義為可拆卸指標(biāo)惡化的誘發(fā)設(shè)計要素和拆卸指標(biāo)惡化的表現(xiàn)設(shè)計要素，場F定義為惡化的可拆卸設(shè)計性能，應(yīng)用TRIZ理論的一般解法或標(biāo)準(zhǔn)解獲取對應(yīng)的解決方案；步驟2，判斷步驟I所獲取的解決方案是否出現(xiàn)影響產(chǎn)品其它性能的干涉情況，所述產(chǎn)品其它性能包括裝配體裝配和使用性能；若無干涉情況出現(xiàn)，則問題解決完畢，如出現(xiàn)干涉情況，則進(jìn)行步驟3;步驟3，使用物理矛盾分析模型，建立出現(xiàn)干涉情況的模型，依次查找分離原理、分離方法以及發(fā)明原理，設(shè)計解決方案；所述聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計按如下步驟進(jìn)行步驟1，依據(jù)產(chǎn)品在使用一定時間后的工況，對聯(lián)接結(jié)構(gòu)進(jìn)行可拆卸性能穩(wěn)定性評價，獲取待改進(jìn)的設(shè)計對象；步驟2，對待改進(jìn)的設(shè)計對象進(jìn)行物一場分析建模，從減少外界對聯(lián)接結(jié)構(gòu)有害影響的角度，建立一個物一場分析模型，使用TRIZ理論一般解法和標(biāo)準(zhǔn)解法獲得解決方案；從增強聯(lián)接結(jié)構(gòu)自身的抗外界影響方面，建立新的物一場分析模型，使用TRIZ提供的一般解法和標(biāo)準(zhǔn)解法獲得解決方案；步驟3，對步驟2中獲得的解決方案進(jìn)行可行性評估，如果方案不可接受，利用第5類標(biāo)準(zhǔn)解中的17個解對方案進(jìn)行簡化，最終得到一個優(yōu)化的解決方案。本發(fā)明基于TRIZ的可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法的特點也在于聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計方法步驟I以及聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計方法步驟2中所述的聯(lián)接結(jié)構(gòu)的物一場分析模型是一個新建的與已存在的聯(lián)接相聯(lián)系的功能模型，在問題的解決過程中，根據(jù)物一場分析模型所描述的問題，來查找相應(yīng)的一般解法和標(biāo)準(zhǔn)解法。聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計方法步驟I以及聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計方法步驟2中所述的TRIZ一般解法以及標(biāo)準(zhǔn)解，具體解法是從減少外界對聯(lián)接結(jié)構(gòu)有害影響的角度考慮，使用一般解法5、6或1. 2類的標(biāo)準(zhǔn)解中的5個標(biāo)準(zhǔn)解；從增強聯(lián)接結(jié)構(gòu)自身的抗外界影響的角度考慮，使用一般解法4、5、6或第2類標(biāo)準(zhǔn)解中的23個解和第3類標(biāo)準(zhǔn)解中的6個解。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在本發(fā)明將TRIZ理論與可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計理論相結(jié)合，并進(jìn)行了細(xì)化，模型表達(dá)更合理，可拆卸聯(lián)接沖突消解方案更具體，有效解決可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。


圖1為本發(fā)明中聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計有害的相互作用的物一場分析模型；圖2為本發(fā)明中聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計流程圖；圖3為本發(fā)明中聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計有害的相互作用的物一場分析模型；圖4為本發(fā)明中聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計有用但不充分的相互作用的物一場分析模型；圖5為本發(fā)明中利用物一場分析模型進(jìn)行裝配功能穩(wěn)定性設(shè)計的流程。
具體實施例方式具體實施中，基于TRIZ的可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法包括可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計和聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計，可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計按如下步驟進(jìn)行
第一步，使用物一場分析模型將可拆卸聯(lián)接設(shè)計定義為第四類有害的相互作用模型，物質(zhì)S1、S2可以定義為可拆卸指標(biāo)惡化的誘發(fā)設(shè)計要素和拆卸指標(biāo)惡化的表現(xiàn)設(shè)計要素，場F可以定義為惡化的可拆卸設(shè)計性能，應(yīng)用TRIZ理論一般解法5、6或1. 2類的標(biāo)準(zhǔn)解中的5個標(biāo)準(zhǔn)解加以解決。第二步，當(dāng)利用上述方法在聯(lián)接關(guān)系間添加、刪除一些設(shè)計要素時提高拆卸性能的同時，可能會出現(xiàn)妨礙裝配體裝配、使用，這就造成在可拆卸聯(lián)接設(shè)計過程中，存在某一設(shè)計要素既要存在保證裝配體穩(wěn)定，又不能存在使得拆卸容易，使得單純采用物一場分析無法解決問題。使用物理矛盾分析模型，依次查找分離原理、分離方法以及發(fā)明原理解決上述問題。第三步，使用TRIZ理論進(jìn)行聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計時，首先構(gòu)建拆卸改進(jìn)物一場分析模型，確定待改進(jìn)設(shè)計目標(biāo)，利用TRIZ提供的一般解法以及標(biāo)準(zhǔn)解，獲取改進(jìn)設(shè)計方案。之后分析方案是否影響了產(chǎn)品的裝配及使用性能。如影響，則建立物理矛盾分析模型，依次利用TRIZ提供的分離原理、分離方法及創(chuàng)新原理進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，最終得到有效的改進(jìn)方案。聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計按如下步驟進(jìn)行第一步，在聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計中，主要存在聯(lián)接關(guān)系趨于失效和聯(lián)接關(guān)系趨于復(fù)雜兩種情況。導(dǎo)致這兩種情況發(fā)生的原因主要是由于在設(shè)計之初未考慮外界環(huán)境對聯(lián)接結(jié)構(gòu)的一些有害作用，從而導(dǎo)致聯(lián)接結(jié)構(gòu)在使用一段時間后出現(xiàn)了趨于失效和趨于復(fù)雜的情況?？梢晕镆粓龇治瞿Ｐ蜑榛A(chǔ)，從減少外界對聯(lián)接結(jié)構(gòu)有害影響和增強聯(lián)接結(jié)構(gòu)自身的抗外界影響兩方面來進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。第二步，減少外界對聯(lián)接結(jié)構(gòu)有害影響是采取屏蔽外界有害影響(如震動、撞擊、水和空氣結(jié)束導(dǎo)致銹蝕等)提高裝配功能穩(wěn)定性。在物一場分析模型中，物質(zhì)SpS2可以定義為可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)和外界環(huán)境，場F可以定義為有害接觸或影響(如震動、撞擊、水和空氣結(jié)束導(dǎo)致銹蝕等)，則聯(lián)接結(jié)構(gòu)與外界環(huán)境構(gòu)成了一個有害的相互作用模型。針對該類模型，使用TRIZ理論一般解法2、3或1. 2類的標(biāo)準(zhǔn)解中的5個標(biāo)準(zhǔn)解加以解決。第三步，增強聯(lián)接結(jié)構(gòu)自身的抗外界影響是采取提高聯(lián)接結(jié)構(gòu)自身的強度、剛度、抗銹蝕性等方式提高自身的參數(shù)解決拆卸裝配功能穩(wěn)定性，即零件的聯(lián)接只能完成設(shè)計所考慮的要求而無法抵御一些有害作用的。在物一場分析模型中，物質(zhì)31、32可以定義為可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的兩個零件，場F可以定義為聯(lián)接關(guān)系(如抗銹蝕的螺紋聯(lián)接、防震動的螺紋聯(lián)接等)，則零件的聯(lián)接結(jié)構(gòu)是一個有用但不充分的相互作用模型。針對該模型，使用TRIZ提供一般解法4、5、6或第2類標(biāo)準(zhǔn)解中的23個解和第3類標(biāo)準(zhǔn)解中的6個解加以解決。故在聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先根據(jù)聯(lián)接關(guān)系設(shè)計對象，按需求建立如圖3或圖4的物一場分析模型。根據(jù)TRIZ提供的一般解法和標(biāo)準(zhǔn)解，引入改變物一場模型中三元件及其相互作用，獲取設(shè)計方案。之后對方案的有效性進(jìn)行評價，如方案可行，則按方案進(jìn)行設(shè)計，否則重新分析問題，建立新的物一場模型重新分析問題。所得設(shè)計方案可能相對較為復(fù)雜，此時可利用第5類標(biāo)準(zhǔn)解中的17個解對方案進(jìn)行簡化，最終得到一個優(yōu)化的解決方案。具體實施中，針對可拆卸聯(lián)接設(shè)計問題，首先確定該問題屬于聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計還是聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計。如圖2所示，聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計流程第一步，依據(jù)易操作性、可達(dá)性、聯(lián)接關(guān)系類型、聯(lián)接件、緊固件數(shù)量及拆卸能耗等評價指標(biāo)，對聯(lián)接結(jié)構(gòu)進(jìn)行可拆卸性能評價，獲取待改進(jìn)的設(shè)計對象。依據(jù)圖1所示，建立該連接的物一場分析模型。應(yīng)用TRIZ理論一般解法5、6或1.2類的標(biāo)準(zhǔn)解中的5個標(biāo)準(zhǔn)解，獲取對應(yīng)的解決方案，如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種基于TRIZ的可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，所述可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計和聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計，其特征是 所述可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計按如下步驟進(jìn)行 步驟1，使用物一場分析模型將可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計定義為第四類有害的相互作用模型，物質(zhì)S1和物質(zhì)S2分別定義為可拆卸指標(biāo)惡化的誘發(fā)設(shè)計要素和拆卸指標(biāo)惡化的表現(xiàn)設(shè)計要素，場F定義為惡化的可拆卸設(shè)計性能，應(yīng)用TRIZ理論的一般解法或標(biāo)準(zhǔn)解獲取對應(yīng)的解決方案； 步驟2，判斷步驟I所獲取的解決方案是否出現(xiàn)影響產(chǎn)品其它性能的干涉情況，所述產(chǎn)品其它性能包括裝配體裝配和使用性能；若無干涉情況出現(xiàn)，則問題解決完畢，如出現(xiàn)干涉情況，則進(jìn)行步驟3; 步驟3，使用物理矛盾分析模型，建立出現(xiàn)干涉情況的模型，依次查找分離原理、分離方法以及發(fā)明原理，設(shè)計解決方案； 所述聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計按如下步驟進(jìn)行 步驟1，依據(jù)產(chǎn)品在使用一定時間后的工況，對聯(lián)接結(jié)構(gòu)進(jìn)行可拆卸性能穩(wěn)定性評價，獲取待改進(jìn)的設(shè)計對象； 步驟2，對待改進(jìn)的設(shè)計對象進(jìn)行物一場分析建模，從減少外界對聯(lián)接結(jié)構(gòu)有害影響的角度，建立一個物一場分析模型，使用TRIZ理論一般解法和標(biāo)準(zhǔn)解法獲得解決方案；從增強聯(lián)接結(jié)構(gòu)自身的抗外界影響方面，建立新的物一場分析模型，使用TRIZ提供的一般解法和標(biāo)準(zhǔn)解法獲得解決方案； 步驟3，對步驟2中獲得的解決方案進(jìn)行可行性評估，如果方案不可接受，利用第5類標(biāo)準(zhǔn)解中的17個解對方案進(jìn)行簡化，最終得到一個優(yōu)化的解決方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TRIZ的可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其特征在于聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計方法步驟I以及聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計方法步驟2中所述的聯(lián)接結(jié)構(gòu)的物一場分析模型是一個新建的與已存在的聯(lián)接相聯(lián)系的功能模型，在問題的解決過程中，根據(jù)物一場分析模型所描述的問題，來查找相應(yīng)的一般解法和標(biāo)準(zhǔn)解法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TRIZ的可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其特征在于聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計方法步驟I以及聯(lián)接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計方法步驟2中所述的TRIZ —般解法以及標(biāo)準(zhǔn)解，具體解法是從減少外界對聯(lián)接結(jié)構(gòu)有害影響的角度考慮，使用一般解法5、6或1.2類的標(biāo)準(zhǔn)解中的5個標(biāo)準(zhǔn)解；從增強聯(lián)接結(jié)構(gòu)自身的抗外界影響的角度考慮，使用一般解法4、5、6或第2類標(biāo)準(zhǔn)解中的23個解和第3類標(biāo)準(zhǔn)解中的6個解。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于TRIZ的可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其特征是建立可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計和穩(wěn)定性設(shè)計的物—場分析模型，采用TRIZ理論的一般解法或標(biāo)準(zhǔn)解法來獲取相應(yīng)的解決方案；或使用物理矛盾分析模型和第5類標(biāo)準(zhǔn)解中的17個解對其進(jìn)行處理，獲得設(shè)計解決方案。本發(fā)明將TRIZ理論與可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計理論相結(jié)合，有效解決可拆卸聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。
文檔編號G06F17/50GK103049621SQ20131001308
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者劉志峰, 胡迪, 劉光復(fù), 張雷, 黃海鴻, 鮑宏 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)