基于triz冲突解决原理的顶出式有序抛秧机构_cai_产品创新数字化(plm)_2059

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1、基于TRIZ冲突解决原理的顶出式有序抛秧机构_CAI_产品创新数字化(PLM)0引言   有序抛秧是通过抛秧机构依次按照预定时间间隔将钵秧盘上同一行中的几穴钵苗推出或夹出盘，钵苗落入导苗管，在重力作用下成行落入田中以保证钵苗株距均匀。有序抛秧机构就是为了实现钵苗的有序、成行和株距均匀移栽的机构。现有的有序抛秧机构有机械手式、对辊式、气吸式、气流式、顶出式、排序式等几种。机械手式和对辊式有序拔秧机构采用机械夹持形式，对秧苗具有强制拔出作用，夹持可靠性较难保证，且易伤秧。气吸式和气流式有序抛秧机构利用

2、气体作用于钵苗，对钵苗的脱盘具有强制作用。需配备风机、控制系统等装置。结构相对复杂，且风机转速高，易引起机器振动。排序式有序抛秧机构在排序过程中，易碎土钵，伤秧，无可靠的强制机构，排序的均匀性难以保证。顶出式有序抛秧机构工作原理见图1。外力推动顶杆1移动，从钵碗底部将土钵和秧苗一起推离钵秧盘3，钵苗4从导苗管5靠重力落入田中完成栽植。顶杆顶出式钵苗有序移栽方式具有脱盘可靠，株距均匀性易于保证，不伤根、秧的优点。笔者利用TRIZ(TRIZ原是俄文TeorijzRezhenijaIzobretatel

3、，skichZadach的缩写，其对应英文TheoryofInventionProblemSolving，意为“发明问题解决理论”)理论中的冲突解决原理，以凸轮顶出式为原型，对顶出式有序抛秧机构进行了创新设计。图1.顶出式有序抛秧原理1TRIZ发明问题的技术冲突解决原理   TRIZ理论的核心是产品进化理论，对现有产品分析、发现冲突并解决冲突。该过程不断往复循环，形成产品的进化，即产品创新设计。产品进化的动力就是设计人员不断地发现冲突并解决冲突。   Ahshuller将有利于TRIZ理论解决发明

4、问题的冲突分为物理冲突和技术冲突啪。物理冲突是指为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特性。但同时出现了与该特性相反的特性。技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可以指有崩作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。通过对250万项专利的分析研究，TRIZ理论提出用39个通用工程参数统一描述冲突(表1仅列出本文用到的工程参数)。表1.部分通用工程参数名称表   为指导冲突的解决和产品的创新设计，Ahshuller等人在抽象层次上提出了40条发明原理(表2仅列出本文用

5、到的发明原理)，并将描述技术冲突的39个工程参数与40条发明原理建立对应关系，其中的映射关系就是冲突矩阵，表3为冲突解决矩阵简表。矩阵的行和列分别为39个变坏和变好的工程参数，矩阵元素Xi+j，为第i个变坏的工程参数和第j个变好的工程参数所构成的技术冲突所对应的发明原理。其中Xi+j与Xj+1相同，Xi-1为空，用“-”表示。表2.部分发明原理名称表表3.冲突解决矩阵简表2.基于TRIZ技术冲突解决原理的顶出式有序抛秧机构的创新设计2.1凸轮顶出式有序抛秧机构原型   课题组提出凸轮顶出式有序抛秧

6、机构原型如图2所示，顶杆2固定在外滚筒5和中间滚筒6之间，三者一起绕主轴7作旋转运动，凸轮1静止固定在内滚筒8上。钵秧盘11沿水平切线方向喂入到外滚筒5上并随其一起转动送进，钵秧盘11每一钵碗4内的钵苗10正好与顶杆2对应。当钵秧盘11和顶杆2转动到凸轮1的凸起部位时，凸轮1推动顶杆2将钵苗10顶离钵秧盘11。图2凸轮顶出式有序抛秧机构   该机构中主要有两个冲突。   冲突1：凸轮固定不动，顶杆转动至凸轮处时被推动顶出钵苗，机构简单，但由于凸轮的轮廓设计和机构空间上的限制，顶杆行程和速度小；  

7、 冲突2：机构中有52套顶杆组件，每套顶杆组件对应钵秧盘上的一列钵苗，顶杆和钵秧盘一起转动，钵苗顶出可靠性高，单个顶杆承受的冲击力比较小，但顶杆、复位弹簧及钵碗的数量太多，结构比较复杂。如有任何看法或投稿请联系MSN：liangxi1122@hotmail.com；QQ：855579912.2利用技术冲突解决冲突1   针对冲突1，利用冲突矩阵得到解决发明原理，表4是解决顶杆行程小的技术冲突解决表，表5是解决速度低的技术冲突解决表。为提高顶杆行程和速度，分别通过改变凸轮结构、在凸轮和顶杆之间增加一

8、个杠杆结构，得到差速凸轮式(图3)、差速回弹式(图4)、杠杆顶出式(图5)三种新的顶出式有序抛秧机构。表4.解决顶杆行程小的技术冲突解决表表5.解决速度低的技术冲突解决表图3.差速凸轮式有序抛秧机构图4.差速叫弹式有序抛秧机构简图图5.杠杆顶出式有序抛秧机构简图   差速凸轮式有序抛秧机构(图3)中，虽然凸轮1推动顶杆3的速度提高，但由于空间结构限制，顶杆3的行程却不易满足要求。   差速回弹式有序抛秧机构(图4)中，利用杠杆3和扭转弹簧5快速复位时顶出顶杆8，使得顶杆8的行程和速