基于TRIZ理论的自行车传动

基于TRIZ理论的自行车传动

系统改造设计

基于TRIZ理论的自行车传动系统改造设计

一、引言

我国是自行车大国。自行车的绝对数量和产量仍居世界第一，但是功能已不再是简单的代步工具了，而是向着便携、健身、娱乐方向发展，呈现出多样化的功能和形式。随着人们对产品的样式、功能、质量、审美要求的不断提高，迫使自行车设计根据需求变化而花样翻新。自行车按照应用可以分为公里竞赛自行车、越野自行车、一般工勤自行车、折叠自行车、花式表演自行车等。自行车占地少、投资小、节能环保，还可以减少交通拥堵的现状，是多数中心城区居民选择的主要出行方式之一。骑自行车可以锻炼身体，是骑行爱好者的最爱，尤其是现在高校大学生群体中最为受欢迎的交通工具。本文对现在自行车的传动系统加以改造，使之更轻便，成本更小，还可以解决各种断链掉链现象。 二、TRIZ创新理论简介

TRIZ理论是一套以人为导向的知识系统之系统化创新问题解决方法。其目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，即任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程，是有规律可循的。如果人们掌握了这些规律，就能能动的进行产品设计，并能预测产品的未来发展趋势。TRIZ正是这些规律的综合。运用这一理论，可大大加快人们创造发明的进程，进而能得到高质量的创新产品。TRIZ解决发明问题地基本思路是：（1）定义和描述具体问题，根据所选定地TRIZ工具或者工具组合，将具体问题标准化；（2）将标准化的具体问题抽象化；（3）寻找抽象化问题地解决方案；（4）将抽象化地解决方案根据具体问题转换为具体解决

方案，即具体地技术创新方案。TRIZ工具包含：（1）40个创新原理和技术矛盾解决矩阵；（2）发明问题解决算法；（3）发明问题标准解法和物场分析法；（4）S曲线和技术系统进化法则；（5）最终理想解；（6）侏儒模型建模（7）物理效应和现象、几何和化学效应数据库。

三、基于TRIZ理论的自行车传动系统改造设计

第一步：初始问题描述

我国素有自行车王国之称，自行车拥有量约3亿辆。自行车凭借其方便快捷、价格低廉、生态环保等众多优点，得到普通民众的广泛使用。传统系行车的传动系统都是链传动，增加了自行车的尺寸，相应的自行车的重量也会较大，传动链与链轮之间摩擦，会使摩擦阻力较大，骑着较为费力。并且随着骑行时间的增加，链条磨损，会使链条的长度增加，增大了断链掉链的可能性。

因而，现有方案都是增加了调节链轮轴距或者运用齿形传动等结构，虽然能在一定程度上能够改善自行车断链掉链现象，但是自行车的尺寸重量还是较大。针对以上问题，我们描述一下理想状态下的自行车情况：自行车没有传动系统，体积不会很大，重量不会太重，而且便于携带。

第二歩：定义技术矛盾

我们的目标是设计能够有效减小自行车阻力、尺寸和重量，现有方案都是增加了调节链轮轴距或者运用齿形传动等结构，虽然能在一定程度上能够改善自行车断链掉链现象，但是自行车的尺寸重量还是较大。因而我们将以上两种矛盾归结为39个通用技术参数中的两个参数，技术矛盾1中希望改善的参数是：强度；导致恶化的

参数是：变的笨重；技术矛盾2中希望改善的参数是：便捷；恶化的参数是形状。

第三步：查询矛盾矩阵

将以上两种技术矛盾参数输入到矛盾矩阵中，得到相应的创新原理。10号原理（预先作用原理）、23号原理（反馈原理）、28号原理（机械系统替代原理）、1号原理（分割原理）、36号原理（简化原理）、40号原理（复合材料原理）、14号原理（曲面化、曲率增加原理）。

第四步：应用创新原理

解决阻力大的技术矛盾，运用28号原理——机械系统替代原理、36号原理——简化原理和10号原理——预先作用原理，将原来的传动机构简化掉，不适用传动机构，脚蹬直接作用在前轮轮轴上。

解决尺寸大、重量大的问题，运用40号原理——复合材料原理和14号原理——曲面化、曲率增加原理，将原来两个轮子一样大的情况改变成为前轮大后轮小的情况。

基于以上原理，可得到如图所示的自行车：

TRIZ理论将创新思想进行了科学的整理与提炼，能够为设计问题的解决提供较为成熟的理论体系和方法，使创新设计得以简化，大大缩短产品开发周期。本文介绍的基于TRIZ理论的自行车传动系统改造设计，验证了TRIZ理论在产品设计中的重要意义。

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