TRIZ技術(shù)在自動(dòng)打孔裝訂機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（機(jī)設(shè)101班孫艷想5號(hào)）自動(dòng)打孔裝訂機(jī)是一種新型的自動(dòng)化辦公設(shè)備,具有無(wú)粉屑污染、噪聲小、操作簡(jiǎn)單、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),在金融、海關(guān)、圖書(shū)及檔案等部門(mén)應(yīng)用十分廣泛。但是,該設(shè)備的進(jìn)給系統(tǒng)仍存在著故障率高、部分關(guān)鍵部件如輪齒失效快、壽命短等缺點(diǎn)。因此,將運(yùn)用TRIZ技術(shù),對(duì)自動(dòng)打孔裝訂機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),以提高自動(dòng)打孔裝訂機(jī)的整體性能1自動(dòng)打孔裝訂機(jī)的工作原理自動(dòng)打孔裝訂機(jī)主要由兩部分構(gòu)成打孔部分和裝訂壓帽部分。首先進(jìn)給電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng),使裝有齒條的主滑塊向下移動(dòng)見(jiàn)圖1。同時(shí),主滑塊上的打孔電機(jī)通過(guò)變速裝置使管狀空心鉆頭旋轉(zhuǎn),使要裝訂的一疊紙張打出圓孔,產(chǎn)生的飛屑通過(guò)空心鉆頭中心孔自動(dòng)排入飛屑箱中,打孔完畢后鉆頭隨主滑塊上行回程。然后,啟動(dòng)裝訂壓帽機(jī)構(gòu),裝訂用塑料管被定量切割、加熱后,在壓帽機(jī)構(gòu)的作用下兩端變形并夾緊紙張,最后完成裝訂工作2自動(dòng)打孔裝訂機(jī)的技術(shù)沖突表達(dá)自動(dòng)打孔裝訂機(jī)存在的主要問(wèn)題是在額定打孔深度即裝訂厚度條件下,其進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)零部件失效率高。表現(xiàn)為開(kāi)式齒輪齒條傳動(dòng)嚙合間隙不穩(wěn)定,齒輪或齒條上的輪齒變形或斷裂。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)裝訂的紙張強(qiáng)度較高時(shí),隨著鉆頭鉆孔的深入,紙張對(duì)鉆頭的阻力變大,同時(shí)碎紙屑從空心鉆頭內(nèi)排出時(shí),進(jìn)一步增大了鉆頭的阻力,使得對(duì)于安裝精度要求很高的齒輪齒條進(jìn)給系統(tǒng)出現(xiàn)了上述問(wèn)題。如果增加齒輪齒條傳動(dòng)的強(qiáng)度與剛度,來(lái)滿足傳動(dòng)的要求,則會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)體積增大,對(duì)機(jī)架整體剛度、精度的要求提高等的負(fù)面影響,使機(jī)器成本大幅上升。綜上分析可知,其技術(shù)沖突可用TRIZ中39個(gè)通用工程特性描述如下希望改進(jìn)的特性1傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞的力用序號(hào)表示2輪齒的強(qiáng)度用序號(hào)表示。兩種特性改善會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響的特性1傳動(dòng)系統(tǒng)的體積用字母A表示2機(jī)架整體的制造精度用字母B表示。3沖突矩陣的建立與技術(shù)沖突的解決原理將上述希望改進(jìn)的特性及其可產(chǎn)生負(fù)面影響的特性代入TRIZ沖突矩陣表1,4,得自動(dòng)打孔裝訂機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的沖突矩陣,如表1所示。表1中給出的數(shù)字4就是40條創(chuàng)造發(fā)明原理中的方法排序號(hào),如“7”就是指第7個(gè)發(fā)明方法套裝表1沖突矩陣表由希望改進(jìn)的特性“傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞的力”（與產(chǎn)生負(fù)面影響的特性“傳動(dòng)系統(tǒng)的體積”A,可以從沖突矩陣中查到以下4個(gè)發(fā)明方法序號(hào)是9,12,15,37對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新方法分別為預(yù)加反作用、等勢(shì)性、動(dòng)態(tài)化、熱膨脹。同樣,由“輪齒的強(qiáng)度”與“機(jī)架整體的制造精度”B查到的發(fā)明方法序號(hào)是3,27對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新方法分別是局部質(zhì)量,低成本、不耐用的物體替代昂貴、耐用的物體。依此類推,各創(chuàng)新方法及其相應(yīng)解決技術(shù)沖突的原理和內(nèi)容見(jiàn)表2。4創(chuàng)新方案及其選擇根據(jù)表2所列的創(chuàng)新方法,結(jié)合實(shí)際情況,從中選用曲面化方法來(lái)建立自動(dòng)打孔裝訂機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的創(chuàng)新方案。依據(jù)該方法解決技術(shù)沖突的原理和內(nèi)容,由TRIZ軟件系統(tǒng)可建立進(jìn)給系統(tǒng)“有用”的創(chuàng)新方案為螺旋傳動(dòng)進(jìn)給和凸輪傳動(dòng)進(jìn)給。即用螺旋傳動(dòng)或凸輪傳動(dòng)進(jìn)給代替原來(lái)的開(kāi)式齒輪齒條傳動(dòng)進(jìn)給,可解決上述的技術(shù)沖突。螺旋傳動(dòng)與凸輪傳動(dòng)進(jìn)給方案的比較如表3所示。綜上分析可知,螺旋傳動(dòng)更適合作為自動(dòng)打孔裝訂機(jī)的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)螺旋傳動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際工況運(yùn)轉(zhuǎn)和樣機(jī)實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)螺旋傳動(dòng)能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打孔的進(jìn)給,且穩(wěn)定性高、壽命長(zhǎng),其結(jié)構(gòu)及工作原理如圖2所示。表2解決技術(shù)沖突的原理和內(nèi)容序號(hào)創(chuàng)新方法解決技術(shù)沖突的原理和內(nèi)容3局部質(zhì)量1）將物體或環(huán)境的均勻結(jié)構(gòu)變成不均勻結(jié)構(gòu)2使組成物體的不同部分完成不同的功能7套裝1將一個(gè)物體放在第二個(gè)物體中,將第二個(gè)物體放在第三個(gè)物體中,可進(jìn)行下去。2使一個(gè)物體穿過(guò)另一個(gè)物體的空腔9預(yù)加反作用1）預(yù)先施加反作用。2如果一個(gè)物體處于或?qū)⑻幱谑芾鞝顟B(tài),預(yù)產(chǎn)生的負(fù)面影響ABI912153728293637希望的改進(jìn)的特性II7101415327先增加壓力10預(yù)操作1在操作開(kāi)始前,使物體局部或全部產(chǎn)生所需的變化。2預(yù)先對(duì)物體進(jìn)行特殊安排,使其在時(shí)間上有準(zhǔn)備,或已處于易操作的位置12等勢(shì)性1改變工作條件,使物體不需要被升高或降低14曲面化1將直線或平面部分用曲線或曲面代替,立方形用球形代替。2采用輥、球和螺旋。3用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)代替直線運(yùn)動(dòng),采用離心力15動(dòng)態(tài)化1使一個(gè)物體或其環(huán)境在操作的每一個(gè)階段自動(dòng)調(diào)整,以達(dá)到優(yōu)化的性能。2劃分一個(gè)物體成具有相互關(guān)系的元件,元件之間可以改變相對(duì)位置。3如果一個(gè)物體是靜止的,使之變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)的或可改變的。27低成本、不耐用的物體替代昂貴、耐用的物體1用一些低成本物體代替昂貴物體,用一些不耐用物體代替耐用物體,有關(guān)特性作折中處理28機(jī)械系統(tǒng)的代替1用視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)系統(tǒng)代替部分機(jī)械系統(tǒng)。2用電場(chǎng)、磁場(chǎng)及電磁場(chǎng)完成與物體的相互作用。3將固定場(chǎng)變?yōu)橐苿?dòng)場(chǎng),將靜態(tài)場(chǎng)變?yōu)閯?dòng)態(tài)場(chǎng),將隨機(jī)場(chǎng)變?yōu)榇_定場(chǎng)。4將鐵磁粒子用于場(chǎng)的作用之中。29氣動(dòng)與液壓結(jié)構(gòu)1物體的固體零部件可以用氣動(dòng)或液壓零部件替代,將氣體或液壓用于膨脹或減振36狀態(tài)變化1在物質(zhì)狀態(tài)變化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)某種效應(yīng)。37熱膨脹1利用材料的熱膨脹或熱收縮性質(zhì)。2使用具有不同熱膨脹系數(shù)的材料表3進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)方案的比較3結(jié)論綜上所述,基于TRIZ的曲面化創(chuàng)新方法,將自動(dòng)打孔裝訂機(jī)原來(lái)的齒輪齒條進(jìn)給系統(tǒng)改為螺旋傳動(dòng),成功地運(yùn)用了TRIZ技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),創(chuàng)新設(shè)計(jì)后的自動(dòng)打孔裝訂機(jī)的性能和可靠性從根本上得到了提高,克服了原有系統(tǒng)故障率高、無(wú)故障工作時(shí)間短等缺點(diǎn)。TRIZ技術(shù)在自動(dòng)打孔裝訂機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)中成功地實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新,再次證明了TRIZ技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中的廣泛運(yùn)用。TRIZ技術(shù)的眾多成功實(shí)例表明,無(wú)