《创新方法》课程报告

课 程 报 告

课程名称______《创新方法》 __ 题目名称__ 自行车防盗系统分析 学生学院________机电工程 _ 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师

2015年 10 月 30 日

摘 要

在科技高速发展的今天，人们对交通工具的追求已不再是越快越好，而是追求一个更加环保更加便捷的交通方式。因此，自行车成为人们出行的不二选择，但是，自行车的设计越来越高端，价值越来越高，小偷对自行车的觊觎程度也越来越大。本文运用triz设计理论方法，通过triz的解决问题方式分析目前传统自行车的防盗系统，设计出几种新的防盗效果更好的锁。

关键词：自行车 防盗 锁

Abstract

With the rapid development of technology, people are no longer pursuing the vehicle is the sooner the better, but the pursuit of a more environmentally friendly mode of transportation more convenient. Therefore, bicycles become people travel choice, however, more and more high-end bicycle design, the increasing value of the thief coveted degree of the bike is also growing. In this paper triz design theory, the way to solve the problem by triz analysis of the current conventional bicycle anti-theft system, devised several new anti-theft locks better.

Keywords: bicycle theft lock

目录

1 绪 论........................................................................................................................................... 1

1.1 题目背景 ............................................................................................................................ 1 1.2 解决问题的思路流程 ...................................................................................................... 1

2 问题描述 .................................................................................................................................... 2

2.1 问题情境描述 .................................................................................................................... 2 2.2系统当前存在的主要问题 ................................................................................................. 2 2.3系统主要缺点出现的情境 ................................................................................................. 2 2.4 明确要解决的问题 ............................................................................................................ 2 2.5 技术系统IFR .................................................................................................................... 2

3 问题分析 .................................................................................................................................... 3

3.1 系统功能分析与建立功能模型 ........................................................................................ 3

3.1.1 组件分析 ................................................................................................................. 4 3.1.2 相互作用分析 ......................................................................................................... 4 3.1.3 建立功能模型 ......................................................................................................... 5 3.1.4 裁剪的应用 ............................................................................................................. 6 3.1.5 通过功能模型分析与裁剪得到的关键问题 ......................................................... 6 3.2 因果分析 ............................................................................................................................ 7

3.2.1 原因轴分析 ............................................................................................................. 7 3.2.2结果轴分析 .............................................................................................................. 7 3.2.3 因果轴分析 ............................................................................................................. 8 3.2.4 因果分析的规范化 ................................................................................................. 8 3.2.4 选择解题的入手点 ................................................................................................. 9 3.2.5 识别出的问题 ......................................................................................................... 9

4 矛盾问题求解 ........................................................................................................................... 9

4.1 技术矛盾分析与求解 ........................................................................................................ 9 4.1.1 技术矛盾1 ............................................................................................................ 10 4.1.2 技术矛盾2 ............................................................................................................ 10 4.1.3 技术矛盾3 ............................................................................................................ 11 4.2 物理矛盾分析与求解 ...................................................................................................... 12

4.2.1 物理矛盾识别 ....................................................................................................... 12 4.2.3 时间分离 ............................................................................................................... 12

5 方案评价 .................................................................................................................................. 14

5.1 方案列表说明 .................................................................................................................. 14 5.2方案评价与决策 ............................................................................................................... 15

6 结论与课程学习心得 ........................................................................................................... 16 7报告说明 ................................................................................................................................... 16

参 考 文 献 ..................................................................................................................... 17

1 绪 论

1.1 题目背景

随着“无碳生活”理念的推广，很多人都喜欢选择用自行车这种绿色出行的方式。市场上有部分自行车价格高昂，动辄几千甚至上万元。但自行车高昂的价格和防盗系统并不对称，往往会成为小偷下手的对象。目前，基础机械工业发达，市面上有很多省力工具，例如液压剪，在小偷的手里竞成了便利的偷车工具。许多爱车之人往往靠多锁几把锁来防盗，但这种做法的防盗效果甚微，并且锁的重量还增加了骑车者的负担。

1.2 解决问题的思路流程

图1.1 TRIZ 创新路线

1

2 问题描述

2.1 问题情境描述

随着人们生活质量的提高，对生活水平的要求越来越高，出行方式愈加环保，自行车受到人们的重视与欢迎，价值也越来越高，但是，自行车的防盗系统却不如人意，容易成为小偷下手的目标。因此，自行车防盗系统的轻巧属性与安全属性之间的矛盾需要一种新的方式去解决。

2.2系统当前存在的主要问题

自行车价值高却不能拥有高端防盗系统，普通的防盗设备又极其容易被犯罪分子撬开或剪断并将自行车盗走。

2.3系统主要缺点出现的情境

在商业圈附近自行车停放处等繁忙地段，人流比较密集，骑车前来的人一般很少注意自行车停放点的情况。

2.4 明确要解决的问题

如何防止自行车被偷

2.5 技术系统IFR

小偷不想或者不敢偷自行车

2

3 问题分析

3.1 系统功能分析与建立功能模型

前轮 车把手 车座 支架 传统U型锁 栏杆 后轮 脚踏

图3.1 自行车防盗系统组件图

锁架 锁头

图3.2 传统U型锁图

3

3.1.1 组件分析

表3.1 自行车防盗系统的组件列表

技术系统 自行车防盗系统 主要功能 组件 超系统 车把 前轮 后轮 栏杆 操作方便、防止自行车被不正当解除脚踏 除约束 车座 支架 锁头 锁架

3.1.2 相互作用分析

表3.2 自行车防盗系统的相互作用矩阵

车把 前轮 后轮 脚踏 车座 支架 锁头 锁架 栏杆 + - - - - - - - - - + - + + + - + - - - + - + - - - + + - - - - - - + + 车把 前轮 后轮 脚踏 车座 支架 锁头 锁架 栏杆

4

3.1.3 建立功能模型

表3.3 自行车防盗系统的功能分析表

功能载体 功能名称 功能等级 性能水平 评价（成本） 车把 后轮 支架 连接前轮 支撑支架 连接车把 连接脚踏 连接车座 锁头 连接锁架 连接栏杆 连接支架 连接前轮 锁架 连接栏杆 连接支架 连接前轮 B B B B B B AX Ax Ax AX Ax Ax N N N N N N N N N N N N Ac Ac Ac Ac Ac Ac Ac Ac Ac Ac Ac Ac

图3.3 自行车防盗系统的功能模型图

5

3.1.4 裁剪的应用

根据C2C Solutions 公司技术系统裁剪六规则，分析得到本系统锁架的功能可由其它系统组件或超系统组件提供，故裁剪掉锁架。

3.1.5 通过功能模型分析与裁剪得到的关键问题

得到的问题:

裁剪掉的锁架的功能将由哪个组件代替

可能的解决方案：

经分析，车座架可以设计成锁架，代替锁架的功能。由于车座架比一般的锁架要粗，将车座架与锁架结合，既增强了锁的防盗功能，又降低了系统的整体质量，使系统防盗系统变得更便捷。

图3.4 自行车行驶状态图 图3.5 自行车锁上锁状态

车锁已上锁

图3.6 自行车锁车状态图 图3.7 自行车锁解锁状态

6

3.2 因果分析

3.2.1 原因轴分析

图3.8 原因轴分析

3.2.2结果轴分析

图3.9 结果轴分析

7

3.2.3 因果轴分析

图3.10 因果轴分析

3.2.4 因果分析的规范化

图3.11 因果分析规范化

8

3.2.4 选择解题的入手点

1. 锁硬度低，直径小 2. 作案过程没有引起人的注意 3. 系统里有破坏锁的着力点 4. 锁的破坏对车没影响 3.2.5 识别出的问题

通过因果分析，引起自行车被盗问题的根本原因是：

1. 车锁强度不够

2. 车锁被破坏过程中没有特殊现象报警； 3. 车锁容易被破坏的地方暴露在外 4. 锁的破坏对车的完整性没有影响。

4 矛盾问题求解

4.1 技术矛盾分析与求解

图4.1 技术矛盾求解流程

9

4.1.1 技术矛盾1

工程问题

车锁强度不够，增强锁的抗剪能力，材料重量会变大

工程矛盾：

改善的参数是：强度

恶化的参数是：静止物体的重量

在矛盾矩阵中相关发明原理：

复合材料原理、复制原理、廉价代替品原理、分割原理

可能的解决方案：

采用复合材料原理，寻找一种质量轻抗剪强度高的材料制造抗剪锁。

4.1.2 技术矛盾2

工程问题：

车锁被破坏过程中没有特殊现象报警；

工程矛盾：

改善的参数是：作用于物体的有害因素 恶化的参数是：可靠性

在矛盾矩阵中相关发明原理：

廉价代替品原理、借助中介物原理、抽取原理、复合材料原理

可能的解决方案并附图：

采用借助中介物原理，采用机械金属锁与电子传感器结合，当锁被剪时，电子传感器感应发出报警声，吓跑小偷。

10

4.1.3 技术矛盾3

工程问题：

车锁容易被破坏的地方暴露在外；

工程矛盾：

改善的参数是：静止物体的长度； 恶化的参数是：静止物体的面积；

在矛盾矩阵中相关发明原理：

空间维数变化原理、嵌套原理、预先作用原理、复合材料原理

可能的解决方案并附图：

采用嵌套原理，把锁设计嵌套在前车轮轮轴里，车锁锁住的时候前车轮转不了。设计在轮轴里的锁，没有液压剪的着力点，可以有效防止车锁被剪。

图4.2 自行车轮轴锁图

11

4.2 物理矛盾分析与求解

4.2.1 物理矛盾识别

个体锁的破坏，对整体自行车功能各方面的影响不大。故要解决的物理

矛盾为：既保留锁的个体特性，又增强锁与自行车整体性能方面的联系。

4.2.3 时间分离

Step1：定义物理矛盾

参数：运动物体的形态

要求1：可以组装成锁，防止车被盗；

要求2：可以组装成为自行车正常骑行的必要组件；

Step2：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么时间得以实现？

时间1：锁车时，组装成为锁；

时间2：骑车时，组装自行车正常骑行必要组件；

Step3：

以上两个时间区域是否交叉？

√ 否：应用时间分离 □ 是：尝试其他分离方法 □

应用时间分离可能产生解决方案的原理解为：

运动物体在不同时间，通过简单的机构变换就能实现不同的功能；

12

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/31st.html