中国现代教育装备
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 实验室建设  
基于TRIZ的机构搭接实验台创新研发
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2022-7-19 13:51:48
  [导读]机构搭接实验可有效促进学生理解机械原理中各种机构的结构与原理,培养学生的创新意识和创新能力。介绍了原有机械式机构搭接实验台中机构搭接的方法,其操作复杂、搭接耗时长、效率低且调整困难,不适合在课堂教学中使用。利用TRIZ中的最终理想解和技术矛盾对机构搭接实验台进行了分析,按照矛盾矩阵表提示的创新原理,逐个构思新型实验台的解决方案,经多次验证后完成了磁接式机构搭接实验台设计。该实验台结构简单、轻便、高效且安全,已在多所高校得到了应用,获得师生的一致好评。

  TRIZ(拉丁文Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的首字母缩写,俄语теории решения изобретательских задач)意译为发明问题的解决理论,是由苏联发明家根里奇•阿奇舒勒(Genrich S. Altshuler)于1946年创立的。它是从200多万份专利中归纳提炼出来的技术系统发展的规律和发明的方法,源于发明又服务于发明,在世界范围内被广泛用于产品和技术创新开发。

  机械原理是机械类专业一门主干专业基础课[1]。机构搭接实验装置不仅可以用于机械原理实验课,还可以用作课堂教学的教具和学具,帮助学生理解和分析抽象的机构运动原理和性能参数[2]。现有的机构搭接实验台[3-4],其操作复杂、搭接耗时长、效率低且调整困难,限制了其作为教具和学具的应用,只能用于课后实验。因此,综合运用TRIZ中的最终理想解(IFR,Ideal Final Result)和技术矛盾开发一个轻巧便携、高效易操作、安全可靠的机构搭接实验台很有必要。

  1 机械式机构搭接原理

  2 机构搭接最终理想解分析

  3 机构搭接矛盾分析

  4 磁接式机构搭接实验台设计

  5 实验教学应用

  6 结语

  利用TRIZ中的最终理想解和技术矛盾对机构搭接实验台进行了创新,完成了磁接式机构搭接实验台设计。该设计方案申请了多项国家专利,已获得授权1项发明专利和3项实用新型专利。在磁接式机构搭接实验台中,机构中的运动副就是将构件一吸或一卡即可完成,用一块非铁磁材质的工作面板代替了立柱滑块的结构,既能轻松调节固定铰链的位置,又大大减轻了机架的整体重量。磁接式机构搭接实验台具有功能齐全、结构轻便、搭接和调整操作简单且安全等特点,既适合安放在实验室供课程实验使用,也适合携带到教室作为教具和学具使用。尤其适合于翻转课堂教学,学生以学习小组的形式,快速搭接好各种机构,进行认知、分析、讨论和改进机构,培养了实践创新能力。

  参考文献

  [1] 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理[M].8版.北京:高等教育出版社,2013.

  [2] 吴青凤,孙骅,王一军,等.机构组合创新实验开设的研究[J].实验科学与技术,2008,6(1):99-100.

  [3] 深圳职业技术学院.一种新型机构实验台: CN 20236 3011U[P]. 2012-08-01.

  [4] 华中科技大学.机构系统运动方案创新设计组合模型: CN 2720546Y[P].2005-08-24.

周永清 丁永前 薛金林 南京农业大学


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