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电动车刷
一、问题描述
目前,随着我国国民经济的发展,人民生活水平日益提高,汽车已经成为人们生活中经常使用的交通工具。
在冬天,由于车在室外,车表会有污物和积雪,清理车表污物和积雪时会有很多不便,现今的清理车表污物和积雪的工具多为手动,并且清理不方便,浪费时间。
还有一些大型的车辆,由于清理工具较短,并且为手动,人在站着凳子才能够到污物和积雪,很不方便。
因此,为了解决上述问题,应该设计一种新型绘图工具,其应满足如下一些限制条件:
1该电动车刷制造不应太复杂,成本不应太高;
②该电动车刷不应有过于严格的使用环境限制;
③该电动车刷体积不能太大,要方便携带;
④类似产品的解决方案为反复试验并改进电动车刷的结构实现;
二、TRIZ分析过程
(一)系统完备性法则
图1系统完备性法则
(二)功能分析
表1功能分析表
技术系统
电动车刷
用途
清洁车辆上的污染物
技术功能
使手动刷车方式转变成机械式
主要功能
不仅能节省人力,而且能方便地清理车表高处的污物和积雪,清理速度快,节省时间和人力,使用方便。
(三)九屏幕图
(四)生命曲线
图3生命曲线图
技术系统的进化一般按照如上的生命曲线进行,我国汽车服务事业正处于蓬勃发展时期,生活中、生产中汽车的使用非常普遍,各行各业的人们对汽车的需求量很大。
汽车在我国已经基本普及,数量也是非常之多,汽车的清洁问题随之而来,有一款实用的汽车清洁工具是非常有必要的,所以汽车电刷应处于生命曲线的成长期,尚具有较大的发展前景。
五)资源分析
电动车刷的内部资源包括:
手柄、开关、刷杆、轴承、电机、联轴器、滚筒、刷毛、空气、X元素。
其全部为现有资源。
选择资源的顺序如下表:
表2选择资源的顺序
资源属性
选择顺序
价值
免费→廉价→昂贵
数量
无限→足够→不足
质量
有害→中性→有益
可用性
成品→改变后可用→需要建造
表3现有资源比较
资源类型
价值
数量
质量
可用性
开关
廉价
足够
有益
成品
刷杆
免费
足够
有益
成品
轴承
廉价
足够
有益
成品
电机
廉价
足够
中性
成品
联轴器
廉价
足够
中性
成品
滚筒
廉价
足够
中性
成品
刷毛
廉价
足够
中性
成品
空气
免费
无限
中性
成品
X元素
免费
无限
有害
成品
手柄
廉价
足够
中性
成品
选择优先使用手柄、开关、刷杆、轴承、电机、联轴器、滚筒、刷毛和X元素,其中X元素为引入的理想化的位置资源。
(六)最终理想解
表4最终理想解分析表
问题
分析结果
设计最终目标?
汽车电刷可以应用于所有车辆。
理想化最终结果?
能够快速地清洁掉汽车上的所有污渍。
达到理想解的障碍是什么?
汽车电刷不能去掉一些顽固污渍。
出现这种障碍的结果是什么?
因为有些污渍是与汽车车漆产生化学反应造成的。
不出现这种障碍的条件是什么?
现在的汽车车漆都采用耐腐蚀原料制成。
创造这些条件所用的资源是什么?
汽车电刷刷毛的材质以及与车漆的接触受力程度。
(七)技术矛盾
1.电动车刷在对车进行作业时,要具有足够的长度,又希望同时能够减小自身的长度,为了控制成本,电动车刷架不应太重,构成形状与物体质量之间的技术矛盾。
改善的参数为物体质量,恶化的参数为形状。
由矛盾矩阵表查到发明原理为(见表5):
表5矛盾矩阵表1
改善的参数
恶化的参数
形状
物体质量
3、4、14、17
(3)局部特性原则——使物体的不同部分应当具有不同的功能;
(4)增加不对称性原则——物体的对称形式转为不对称形式;
(7)嵌套原则——一个物体通过另一个物体的空腔;
(14)曲面化原则——从直线部分过渡到曲线部分,从直筒过渡到圆柱筒,从正六面体或平行六面体过渡到圆柱体结构;
(17)向另一维度过渡的原则——利用多层结构替代单层结构。
我们采用发明原理7(嵌套原则),采用套筒嵌套,将不同粗的套筒镶嵌到一起完成伸缩功能。
2.为使用方便,电动车刷不应太大,这就能减小电动车刷占有的体积,但同时也将引起电动车刷的形状复杂度提高,构成物体的面积与形状之间的矛盾。
改善的参数为物体的面积,恶化的参数为形状。
由矛盾矩阵表查得发明原理为(见表6):
表6矛盾矩阵表2
改善的参数
恶化的参数
形状
物体的面积
4、14、15、17
(4)不对称原则——物体的对称形式转为不对称形式;
(14)曲面化原则——从直线部分过渡到曲线部分,从直筒过渡到圆柱筒,从正六面体或平行六面体过渡到圆柱体结构;
(15)动态原则——将物体分成彼此相对移动的几个部分;
(17)向另一维度过渡的原则——利用多层结构替代单层结构。
我们采用发明原理15(动态原则),将粗圆柱筒与细圆柱筒两个相对移动结合在一起,实现一直画直线的功能。
3.为了增多工具的实用性及多用性,由上述知,电动车刷要实现包括有效清洁车身、同时适用于左、右手的人在内的多种功能,为使结构简便要使一个工具具有多种功能或使某结构具有多种功能,构成实用性及多用性与结构稳定性之间的矛盾。
改善的参数为实用性及多用性,恶化的参数为结构稳定性。
由矛盾矩阵表查得发明原理为(见表7):
表7矛盾矩阵表3
改善的参数
恶化的参数
结构稳定性
实用性及多用性
1、3、24
(1)分割原则——将物体分容易组装和拆卸的部分;
(3)局部性原则——使物体的不同部分应当具有不同的功能;
(24)中介原则——把另一个(易分开的)物体暂时附加给某一物体。
我们采用发明原理1(分割原则),使粗圆柱筒与细圆柱筒容易组装和拆卸,统一装置能够实现左右手都可以运用电动车刷以完成汽车上的污物或积雪去掉。
(八)物理矛盾
我们既希望设计的汽车电刷能够小便于携带,又希望汽车电刷足够长来实现能够满足不同车型的需要。
故决定所设计的汽车电刷长度采用解决物理矛盾中的空间分离原理,将刷杆制作长度可以调节的手动伸长式刷杆,并且设计有锁紧装置,防止使用时刷杆长度任意改变。
(九)物场分析
S1纸S2尺子F1是机械场
图4问题模型
这是普通的物场分析后的结果,如此是不可能实现刷杆的伸缩功能以及杆与杆之间的锁定位置的改变。
我们需要加一个紧固装置来实现这一目的,进而能够清洁到不同车型的不同部位。
S1纸S2尺子F1是机械场S3滑块F1机械场
图5方案模型
三、解决方案
方案1:
汽车电刷的刷杆采用胀紧式链接,将一个两段不同粗细的杆插进另一个两端同样粗的杆中以实现刷杆的伸缩。
使用这种方法,在使用汽车电刷是容易上下窜动,造成使用不变。
方案2:
采用螺纹锁紧式
使用这种方法,有时会出现杆与杆之间打滑,造成锁紧位置移动用一段时间就得重新固定杆与杆之间的位置,给使用带来极大的麻烦。
方案3:
确定最终方案
经过综合比较考虑,我们决定采用方案。
利用TRIZ原理设计一个适用于任意长度可沿固定方向一直画直线的尺子,以方便任意长度直线段的绘制。
具体解决方案如下:
一种能够一直画直线的直尺,其组成包括:
直尺壳体,位于尺体下方的滑块;其特征在于:
所述直尺壳体背面设有与直尺平行的滑道,滑块置于滑道中,由此滑块和直尺能够保持相对直线运动;在尺体左右两侧以及滑块上设计有凹槽,如此可以方便使用者随意使用左右手按住尺子和滑块来移动直尺,达到一直画直线的效果。
图9最终方案图
四、市场分析
汽车清洁工具在日常生活中的使用非常普遍,尤其在洗车行当中,各式各样的刷车工具纷繁多样,如水桶、毛巾、刷子等等,当我们要刷洗车辆时,就需要不停地更换各种工具,十分不方便,这将使刷车变得困难许多浪费人力物力。
本作品开发的电动车刷,采用的是杆式链接,适合不同车型不同的高度与位置,不仅节省了人力还能够更加快捷的清洗车辆。
本作品开发的电动车刷预算在1000元左右,估计售价为1500元,因为使用便捷,大部分有车家庭都能够接受,每个尺销售后的利润为:
(3-1)(1-17%)(税)-10%(销售)-10%(管理)-5%(其他)=290元
如每年销售2000把,获得利润为580000元。
根据统计资料显示,仅哈尔滨市加所属区县的汽车保有量就有50万辆,即便有百分之二十五的有车人士购买使用,也将会产生巨大的经济效益。
并且我国是汽车大国,所以有着很不错的开发市场,本产品方便快捷,价格合理,故有很大的发展潜力。
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