基于TRIZ理论的汽车创新设计

基于TRIZ理论的汽车创新设计

1 问题背景

随着经济的快速增长和人们消费水平的逐渐提高，汽车社会化的进程大大提高，汽车产业进入跨越式的蓬勃发展时期。但汽车保有量的急剧增长对环境以及能源问题的负面影响也越来越严重，城市道路越来越拥挤，车辆停放成本也日趋增高，这些问题也将制约着我国汽车工业的可持续发展。

2 问题描述

随着工业技术和世界经济的高速发展，人均汽车保有量连年递增，汽车大量进入普通家庭的同时，与人口密集区域停车空间有限的矛盾，必将会带来全国性的停车难问题。特别是大中城市交通拥堵严重，停车空间严重匮乏。停车难与汽车保有量不断增加的矛盾必然会在不久的将来摆在人们面前，成为我国经济发展的一大重要挑战。此外，我国是能源消耗大国，按照目前预计的汽车增长速度增长下去，我国的经济发展将因能源的缺乏而受到严重的制约。由于新能源汽车，特别是电动汽车节能环保的优点，各国政府以及汽车企业都对新能源汽车的研究和开发高度重视，电厂发出的电能直接用于汽车的驱动，就可以省去中间环节能源转换时所损耗的大量电能，而且从电力生产源头上控制污染和节能总比控制上亿辆移动汽车的排放来说容易的多。但是电动车现在的发展是受电池的续航能力的影响，使得电动汽车的发展受阻。在社会和环境的压力以及市场的需求下，人们亟需一款能代替传统汽车而又能解决传统汽车带来的负面作用的低能耗的、小体积、安全性好、经济实新型交通工具。

3运用的创新方法

我国是现在汽车工业大国，同时也是人口大国，交通拥堵，停车难问题严重。。我们应该从汽车行业自身积极探索对策，化解停车难与汽车保有量激增的矛盾，能源与环境的矛盾，是解决问题的新的角度，并具有较大现实意义。TRIZ 理论是G.S.Altshuller 及其团队自1946年开始，通过对世界专利库中约250 万件世界高水平专利的分析与研究，提出的以逻辑思维为主的现代创新理论方法，主要包括了技术系统演变与进化的8

个模式（定律）、用于进行产品矛盾求解的39 个通用工程参数、矛盾解决矩阵及40 条发明原理等理论与方法体系。TRIZ理论作为创新设计系统，其自身优越性和理论的系统性在生活中的优势越来越明显，为汽车设计今后更好的顺应时代发展，更好的为人类社会带来便利提供一个系统的理论设计工具。

4问题分析与解决方案

4.1 解决停车难问题

改善的技术特性参数：8#静止物体的体积——停车时汽车的体积可以变得小一些，占用更少的停车空间，以便于停车；33#操作流程的方便性——使得汽车变小过程动作更加方便，增强其可操作性。

恶化的技术特性参数：12#形状——体积变小汽车的形状会发生变化；36#系统的复杂性——要汽车在停车时容易变小，系统必然变复杂。

查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：7,2,35；27,9,26，24，如表1所示。

表1 停车困难的问题解决方案

为前后两部分，后半部分车身可通过滑动与前半部分车身相对运动，以一种抽屉式的形式实现嵌套折叠，从而减小停车面积。如图1和2所示。

图1.伸缩车展开状态图2.伸缩车收缩状态或者可以让某物体穿入另一物体的空腔，从而实现汽车体积减小，从而减小停车占用空间。折叠车通过把整车分成两部分，把前半部分以折叠的方式穿入后半部分的空腔中，如图3和4所示。

图3.折叠车伸展状态图4.折叠车折叠状态

4.2．解决电动汽车续航短问题

改善的技术特性参数：15#运动物体的作用时间——使得电动汽车的续航里程更长，避免能量不足拖车的尴尬。

恶化的技术特性参数：19#运动物体的能量消耗——电动汽车运行时间更长，必然需要消耗更多的电能。

查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：28,6,35,18，如表2所示。

表2 电动汽车续航短问题解决方案

量直接决定了电动汽车的续航里程，而温度会影响电池的容量，电池一般冬季比夏季容量低。但工作温度过高时，电池的工作安全性不受保障；工作温度过低时化学反应速率降低，电池的容量降低，对续航里程和行驶性能有不利的影响。故可以通过设计一套电池热管理系统，保证电池组在不同的充放电条件下都能够工作在适宜的温度范围内。当电池组温度过高时，热管理系统对电池组进行冷却，防止出现热失控，避免电池组燃烧、爆炸；当电池组温度过低时，热管理系统对电池组采取低温保护措施，对电池进行加热，防止电池容量降低，提高汽车的续航里程。

采取的解决方案2：利用28#机械系统替代原理中使用与物体作用的电场、磁场或电磁场。如

使用与汽车电动机作用的磁场，利用电动机的惯性旋转运动切割磁场线产生电动势，此电动势通过电力装置接入电网，即能量回馈，避免能量浪费，从而实现电动汽车拥有更强的续航能力。同时电动机的转子受力减速，这就是电动汽车应用技术最有价值的贡献之一：变频再生制动。

5 创新设计体会

汽车的出现是人类文明进步的产物，其外观造型设计受到人类社会诸多因素的制约与影响，同时反过来影响着人们的円常生活，改变人们的生活习惯，甚至给我们带来很多头疼的问题。人类是具有创造性的生物，我们不断的进化，包括我们的社会，我们的身体，我们的思想。随着科技越来越进步，新物质的开发，我们心理对物质的需求也越来越强烈。在生活中人们遇到了问题，无法满足需求，那么我们就要去开发探索，找到能解决问题的方法，创造出了新的物质来满足人们的需求。简单概括，创造即是一个发现问题，解决问题的过程，而新的物质就是这个过程带来的结果。但是这个过程到底需要多长时间呢？每个物质不同，应用到的知识，科学技术不同，所以时间也是各异的。就像爱迪生发明灯泡一样，为了选择一种合适的金属材料作为灯芯，爱迪生做了近数万次的试验才找到了解决办法。这是一种碰运气的方法，没有任何规律可言，虽然最终能够找到答案，却在实验过程中耗费了大量的时间。

遇到问题找方法，结果不好，多是方法不对，还要在方法上找原因。运用TRIZ理论和工具,可以帮助我们克服有限知识和经验等因素对解决问题的限制,快速形成概念创新方案,是应用于概念设计阶段的有效工具。我这些小创新，不过是否已经在用，都是我对TRIZ理论的一次进一步的认识与验证。解决问题，创新设计，方法先行，掌握方法，毕生将受益无穷。于当前知识爆炸，经济快速发展的今天，创新将直接决定企业的未来，但创新需要方法的支持，只有高层次的创新方法才能快速高效的辅助产品创新，借助TRIZ 的分离原理与发明原理相结合的产品创新设计过程模型进行高质量高效率的创新问题求解，使产品能够以更高的创新度来满足用户需求，获得市场竞力。