于 志 家
（山推楚天工程机械有限公司 湖北 武汉 ４３０２００）
摘 要：简要介绍了ＴＲＩＺ理论及其核心思想和基本原理。运用ＴＲＩＺ理论的分析方法对混凝土搅拌运输车副车架可靠性低的问题进行了分析，并应用ＴＲＩＺ中的矛盾矩阵、４０个创新原理、物场分析和标准解生成了多个解决方案，验证了解决方案完全符合设计要求。
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关键词 ：ＴＲＩＺ理论；混凝土搅拌运输车；副车架；可靠性；
中图分类号：U6 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１５．０６．０45
收稿日期：２０１５－０１－２６
基金项目：科技部科技基础性工作专项“湖北省创新方法应用推广与示范”（项目编号：２０１３ＩＭ０２２１００）
０ 引言
搅拌运输车的副车架与底盘大梁通过底盘连接系统中的Ｕ型螺栓和上下连接座进行连接，搅拌筒安装在副车架的前后支座上，前后支座焊接在车架上。为增加后支座的刚性，同时减小底盘大梁最后端受力后的变形，在后支座前面增加了斜支撑，斜支撑前端和后端分别固定在副车架和后支座上。搅拌筒前端安装减速机，减速机固定在前支座上，后支座上安装拖轮，拖轮支撑搅拌筒后部。
ＴＲＩＺ是发明创新问题解决理论，文章借助ＴＲＩＺ理论对混凝土搅拌运输车副车架断裂的问题进行分析，并应用ＴＲＩＺ理论曲面化、柔性化、分割等原理进行创新设计。
1 ＴＲＩＺ的核心思想及主要内容
ＴＲＩＺ的核心思想是：①产品及其技术的发展像生物体进化一样遵循着诞生、成长、成熟、衰老、灭亡的客观规律。②同一条规律往往在不同的产品或技术领域被反复应用，很多创新实质上往往是其他领域技术在某一领域的全新应用。③技术系统的无序和离散问题，可以通过建模（系统模型、物场模型）来解决。
ＴＲＩＺ的理论体系庞大，包含内容非常多，目前已经在世界范围内得到了广泛的应用，并产生了大量的技术创新成果。ＴＲＩＺ的体系大致可以分为三大部分：术语、工具、算法。ＴＲＩＺ的工具体系作为ＴＲＩＺ理论中主要的一个部分，又可以分为创新的思维方式、创新的方法即九把利剑、创新的规律即技术系统进化法则三部分。
技术系统进化的过程就是不断解决其中存在的矛盾的过程。不同时代，不同领域的不同问题往往重复采用相同的原理来解决。阿奇舒勒通过对大量专利的研究、分析、总结，提炼出了４０条创新原理，定义了３９个通用工程参数组成的近１ ５００对技术矛盾和物理矛盾，以及解决这些技术矛盾常用的创新原理。为了科学的选择技术矛盾对应的发明原理，指导技术矛盾的解决。阿奇舒勒将３９个通用技术参数与４０条发明原理建立了对应关系，称为矛盾矩阵表。
与传统方式不同的是，ＴＲＩＺ解决问题有一套标准的方法：首先，将一个带解决的实际问题转化为ＴＲＩＺ中标准的问题模型；然后，针对不同的问题模型，应用不同的ＴＲＩＺ工具得到解决方案模型；最后，将这些解决方案模型应用到具体的问题之中，得到问题的解决方案。
２ ＴＲＩＺ在提高混凝土搅拌运输车副车架可靠性的应用
提高混凝土搅拌运输车副车架可靠性的问题。
经过对提高混凝土搅拌运输车副车架可靠性的问题的分析，找到了下面几个待解决的问题作为技术矛盾与创新原理的入手点，并分别设计了方案。
２．１ 针对转化问题“如何改善副车架的刚性”以减小斜支撑对副车架的应力作用效果
初步构思改善副车架的“刚度”，但同时恶化了副车架的“形状”，即产生了技术矛盾。利用矛盾矩阵查找创新原理，得到的创新原理为改变浓度或密度，并根据该原理得到了以下解决方案：
改变副车架总量的材料，由Ｑ２３５Ｂ改为Ｑ３４５Ｂ，来增加副车架总量的刚性。
２．２ 针对转化问题“如何改善副车架所受的应力”
初步构思改善“应力、 压强”，但同时恶化了“静止物体的长度”，即产生了技术矛盾。利用矛盾矩阵查找创新原理，得到以下几个原理：
方案1：采用分割原理将斜支撑由原来一个整体分割为2个部分。
备选方案描述：采用分割原理，将斜支撑由原来一个整体分割为2个部分，在2部分连接处释放一定的应力。
用户方案图：
方案2：采用分割原理，将斜支撑由原来一个整体分割为:3个部分。
备选方案描述：采用分割原理，将斜支撑由原来一个整体分割为3个部分，中间部分采用连接杆连接两端。
方案3：用曲面化原理，将斜支
撑的上下两个平面改为曲面。
备选方案描述：将斜支撑上下平面改为曲面，形成应力释放结构，减小副车架所受应力。
２．３ 针对转化问题“如何防止副车架相对底盘的分离”
初步构思改善了“稳定性”，但同时恶化了“可制造性”，即产生了技术矛盾。利用矛盾矩阵查找创新原理，得到以下原理：
方案4：减小副车架相对底盘的柔性（由物理或化学参数改变原理中的改变系统柔性原理得到）
备选方案描述：通过增加副车架与底盘连接强度的方式，来减小副车架相对底盘的柔性，使二者一起变形，不产生间隙。
３ 运用标准解得到解决方案
阿奇舒勒通过对功能的研究，发现并总结出以下三条定律：①所有的功能都可以分解为３个基本元素，执行体、接受体、场（相互间的作用）；②一个存在的功能必定由这３个基本元素组成（必要条件；③将相互作用的３个基本元素进行有机的组合形成一个功能（非充分条件）。物场模型是由两种物质和一种场组成的系统模型。建立物场模型的目的是为了揭示技术系统的功能机制，描述技术系统中不同元素之间发生的不足的、有害的、过度的和不需要的相互作用。标准解法是阿奇舒勒于１９８５年创立的，是针对标准问题提出的解法，一共分５大级，１８个子级，７６个标准解。物场模型与标准解法帮助我们明确问题着手点及思考的方向，针对不同的问题模型，应用相应的解法，解的模型更接近最终的解决方案。
还是以提高搅拌车副车架的可靠性项目为例，我们以斜支撑、副车架以及他们之间的相互作用建立物场模型。
由物场模型分析可知，斜支撑对副车架产生的是有害作用，为了消除该有害作用，应用标准解法体系里的原理１．２．１，在物质之间引入第三种廉价的物质消除有害作用，得到解决方案。
用户方案5：引入廉价的物质来消除有害作用
方案描述：引入廉价的物质——螺栓，来消除斜支撑对副车架的有害作用。
经过对原有结构与新结构进行三维建模并设定同样的加载条件进行仿真分析，最终分析结果表明，新结构较老结构在关键位置处的应力明显减小，远低于材料的许用应力，故可以大大提高混凝土搅拌运输车副车架使用的可靠性。
样车验证实验是在襄樊国家级试验场内进行的，所选路面均为模拟实际工作情况的路面，经过对实验数据进行采集分析，最终实验结构与理论分析结构基本一致。
４ 结语
基于ＴＲＩＺ理论对提高混凝土搅拌运输车副车架可靠性进行了分析，并综合得出的多个解决方案应用于产品改善设计，经过设计计算分析和样车验证，最终证明采取的最终方案是完全可行的，并且可以大大提高混凝土搅拌运输车副车架的可靠性。
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参考文献
１ 刘训涛，曹贺，陈国晶．ＴＲＩＺ理论及应用［Ｍ］．北京：北京大学出版社，２０１１
２ 杨清亮．发明是这样诞生的：ＴＲＩＺ理论全接触［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００６
（责任编辑 亢婷婷）