TRIZ大作业.docx

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TRIZ大作业

报告名称

《TRIZ理论及应用》大作业

项目名称

基于TRIZ理论吸尘器的改进与设计

公司

浙江大学宁波理工学院

项目组名称

戚超3110621056

项目的工作周期

2014.10.8–2015.1.8

1项目描述

1.1问题初始情境描述

1）使用吸尘器的时候会产生噪音；

2）吸尘器产生噪音对用户体验产生影响；

3）吸尘器噪音对生活产生影响；

1.2主要缺点

1）无法避免产生噪音；

2）噪音比较大对生活产生影响；

1.3主要缺点在什么情况下出现

1）在比较安静的情况下；

2）在小空间操作的时候；

1.4此缺点如何在类似的工程系统或工艺流程中被解决

（1）改变吸尘器结构，通过减小震动来减小噪音；

（2）通过减小吸尘器功率来减小吸尘器噪音；

（3）通过增加附加设备，如隔音罩来减小噪音；

2问题分析与分解

2.1问题

基于TRIZ理论吸尘器的改进与设计

2.2系统分析

图2-1系统分析图

2.3系统分析模块产生的转化问题列表

1）Howtoprevent吸力不足of吸头?

2）Howtoprevent气流产生噪音of软管?

3）Howtoprevent氧化作用of外壳?

2.4问题分解图

2.4.1问题1：

吸尘器的噪音问题1

a.问题分解图

图2-2问题1分析图

b.问题分解树

原因:

Thereisunstable气流of导管.Howtostabilize气流of导管?

2.4.2问题2：

吸尘器的噪音问题2

a.问题分解图

图2-3问题2分析图

b.问题分解树

原因:

Thereisunstable震动of马达.Howtostabilize震动of马达?

2.4.3问题3：

Presenceof老化

a.问题分解图

图2-4问题3分析图

b.问题分解树

原因:

Thereisuncontrollable氧化of软管.Howtocontrol氧化of软管?

3问题解决

3.1解决问题向导

1）Howtoprevent吸力不足of吸头?

2）Howtoprevent气流产生噪音of软管?

3）Howtoprevent氧化作用of外壳?

3.2方案库查询解决方案

3.2.1Howtoprevent氧化作用of外壳?

（1）标准解决方案

整体件各部分的不同热处理形成有磁性区和非磁性区的金属件

查询表达式:

ageing

查询方式:

关键词（布尔逻辑）查询

解决方案近似程度:

特例方案

问题描述:

经常需要制造有磁性区和非磁性区的整体金属件。

零件的磁性区和非磁性区一般是分开制造的，然后把各部分（如通过焊接）接合在一起。

然而，焊接时的高温加热会导致零件各部分上磁结构的重新调整，因此导致磁性发生不可控制的变化。

另外，加热从整体上降低了零件的延展性和致密性。

需要一种制造有磁性区和非磁性区的高质量金属件的方法。

方案描述:

为了形成有磁性区和非磁性区的金属件，建议对整体件的各部分进行不同的热处理。

准备好整体金属件。

进行不同的热处理时，金属可获得不同的磁性。

老化时，金属能够获得磁结构。

高温回火时，金属失去磁结构。

把整体件加热到450-980摄氏度的温度，保温一段时间后冷却，从而在零件内产生磁结构。

对非磁结构区进一步加热到1000摄氏度的温度，但不要超过其熔点，然后以防止形成磁结构的速度在水中冷却，因而形成了有磁性区和非磁性区的高质量金属件。

附加信息:

所建议的方法可用于制造奥氏体和马氏体钢的整体金属件。

该方法改善了零件的致密性和耐用性，简化了生产工艺，降低了成本。

如图3-1：

图3-1

参考专利:

美国专利：

3960617,Methodofproducingmetalpartshavingmagneticandnon-magneticportions,06/01/1976

专利权人:

Gateway,Inc.（N.SiouxCity,SD）

发明人:

Levin,FelixLvovich（SovietUnion）;Golovanenko,SergeiAlexandrovich（SovietUnion）;Pridantsev,MikhailVasilievich（SovietUnion）;Dmitriev,VladimirAlexandrovich（SovietUnion）

（2）用户解决方案

通过以上分析所以我们可以通过隔声屏被用于防止吸尘器马达等声源带来的噪声。

这种板子由吸声材料制作，如在两层金属板之间加一层玻璃棉。

其中一块金属板可部分反射和传导射到隔声屏上的声音。

玻璃棉将传导的声音吸收收。

如图3-4.

图3-4玻璃棉示意图

3.3基于物-场分析法的方案设计

3.3.1转子研究

对吸尘器而言，其噪音的主要来源是电机，因此要最大限度地降低吸尘器噪音，就要从电机着手。

1）问题1的物场模型

根据上述问题可以用图3.7所示的物场模型来描述，该模型的三个元素齐全，但是产生了有害的效果。

图3.7机壳对电机的物场模型

2）问题1的解决方案

针对上述的产生有害效应的物场模型，这种问题有两种解法:

a.加入一个新物质（S3）

b.增加另一个场（F2）

这里采用的解决方案为：

加入一个新物质（S3），用来阻止有害作用。

因为压电陶瓷元件降低噪音辐射，所以可以在机壳中加入一个压电陶瓷元件，尽可能的使电机产生的噪声减小。

该解决方案的物场模型如图3.8所示。

图3.8加入新转子对电机的物场模型

图3.9增加一个新转子

如图3.9所示在原来的旋转轴上加上一个质量与原转子不同的转子后，两转子随旋转轴旋转使得两转子出现了相位差，因此，振幅也改变了，同时由于振幅得到了改变，所以产生共振的可能性就减小了。

3.3.2定子铁心研究

与电机的铁心和绕组直接的间隙，使固有频率下降，从而电磁力波容易发生电磁共振，产生辐射较大的电磁噪声。

1）问题2的物场模型

根据上述问题可以用图3.10所示的物场模型来描述，该模型的三个元素齐全，但是需要的效果不足。

图3.10两者紧密接触后定子铁心对绕组的物场模型

图3.11定子铁心与绕组不完全接触

图3.12定子铁心与绕组紧密接触

方案如图3.12所示。

刚度较好且与定子铁心紧密接触的定子绕组可以提高电机结构的固有频率，可以使得共振可能性降低，从而达到了降噪的效果。

因此我们在设计时应该选择如图3.13所示的结构关系，提高电机固有频率。

3.4基于技术系统进化法则的方案设计

技术系统进化论的主要观点是技术系统的进化并非随机的，而是遵循着一定的客观的进化模式，所有的系统都是向“最终理想化”进化的，系统进化的模式可以在过去的专利发明中发现，并可以应用于新系统的开发。

3.4.1对隔音材料的研究进化路线描述

隔声与隔音材料的选用声音是震动波，可透过一般物体，好的隔声材料可使透射声能衰减到入射声能的10的-3次方或者是10的-4次方或者更少，目前市场上大多数吸尘器外壳壁厚一般小于等于毫米，隔音效果很差。

因此，吸尘器结构设计时，电机最好有个独立的隔音室，尽可能减少透射声能，使电机噪音尽量控制在隔音室内。

要隔音，最好全封闭，但吸尘器电机要散热，就必须得通风，所以不能单靠隔音，还要靠吸声材料来解决，最好在电机隔音室的隔音毡上加贴一层吸音棉，隔音又能吸音。

如图3-13所示

图3.13隔音材料

3.4.2声波相移削弱噪音在输气管中的传播进化路线描述

吸尘器将空气吸入吸尘器中，会有声波产生。

其他气体流经设备也会产生噪音。

建议使用声波相移来削弱噪音在输气管道中的传播，即使用两根输气管道，输入气流分两部分传输，又合并为一股，而两股气流相位不同，声波合并后相互削弱噪音，从而减小噪音。

如图3-14所示

图3-14两根管子进行相移

3结论

本文针对吸尘器改良的问题，运用Pro/Innovator寻找到解决方案，其方案分别是：

使用钛基复合材料强化外壳；

使用有机抗氧化剂提高吸尘器外壳的热稳定性；

在吸尘器内壁加一层隔声屏。

其中方案

通过钛基复合材料强化外壳可以解决吸尘器外壳腐蚀问题，达到吸尘器外壳腐蚀，方案

通过使用有机抗氧化剂提高吸尘器外壳的热稳定性可以解决吸尘器外壳腐蚀问题，达到吸尘器外壳腐蚀问题。

方案

通过在吸尘器内壁加一层隔声屏可以解决吸尘器噪音辐射问题，达到减少吸尘器使用过程中的噪声向外辐射的问题。

方案评价：

叙述各个方案的优缺点，综合得到最终方案

插入最终方案图