1、課程報告課程名稱創新方法_題目名稱_ 自行車防盜系統分析學生學院機電工程_專業班級學號學生姓名指導教師2015 年 10 月 30 日摘要在科技高速發展的今天，人們對交通工具的追求已不再是越快越好，而是追求一個更加環保更加便捷的交通方式。因此，自行車成為人們出行的不二選擇，但是， 自行車的設計越來越高端，價值越來越高，小偷對自行車的覬覦程度也越來越大。 本文運用triz 設計理論方法，通過 triz 的解決問題方式分析目前傳統自行車的防盜系統，設計出幾種新的防盜效果更好的鎖。關鍵詞 ： 自行車 防盜 鎖AbstractWith the rapid development of technolo

2、gy, 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 covete

3、d 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 TOC o 1-5 h z 緒 論 1題目背景 1解決問題的思路流程 1 HYPERLINK l bookm

4、ark2 o Current Document 問題描述 2問題情境描述 2系統當前存在的主要問題 2系統主要缺點出現的情境 2明確要解決的問題 2技術系統IFR 2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 問題分析 3系統功能分析與建立功能模型 3組件分析 4相互作用分析 4建立功能模型 5裁剪的應用 6通過功能模型分析與裁剪得到的關鍵問題 6因果分析 7原因軸分析 7結果軸分析 7因果軸分析 8因果分析的規范化 8選擇解題的入手點 9識別出的問題 9 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 矛盾問題求解 9

5、技術矛盾分析與求解 9技術矛盾1 10技術矛盾2 10技術矛盾3 11物理矛盾分析與求解 12物理矛盾識別 12時間分離 12 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 方案評價 14方案列表說明 14方案評價與決策 15 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 結論與課程學習心得 16 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 報告說明 16參 考 文 獻 17 題目背景隨著“無碳生活”理念的推廣，很多人都喜歡選擇用自行車這種綠色出行的市場上有部分自行車價格高昂，動輒

6、幾千甚至上萬元。但自行車高昂的價往往會成為小偷下手的對象。目前， 基礎機械工業發達，例如液壓剪，在小偷的手里競成了便利的偷車工具。許但這種做法的防盜效果甚微，并且鎖的重解決問題的思路流程1.1 TRIZ 創新路線2 問題描述問題情境描述隨著人們生活質量的提高，對生活水平的要求越來越高，出行方式愈加環保，自行車受到人們的重視與歡迎，價值也越來越高，但是， 自行車的防盜系統卻不如人意， 容易成為小偷下手的目標。因此， 自行車防盜系統的輕巧屬性與安全屬性之間的矛盾需要一種新的方式去解決。系統當前存在的主要問題自行車價值高卻不能擁有高端防盜系統，普通的防盜設備又極其容易被犯罪分子撬開或剪斷并將自行車盜

7、走。系統主要缺點出現的情境在商業圈附近自行車停放處等繁忙地段，人流比較密集，騎車前來的人一般很少注意自行車停放點的情況。明確要解決的問題如何防止自行車被偷技術系統IFR小偷不想或者不敢偷自行車3.2 傳統 U 型鎖圖 3.1 系統功能分析與建立功能模型3 問題分析3.1 自行車防盜系統組件圖3.1.3 建立功能模型 3.1.1 組件分析 表 3.1 自行車防盜系統的組件列表技術系統主要功能組件超系統自行車防盜系統操作方便、防止自行車被不正當解除 除約束車把欄桿前輪后輪腳踏車座支架鎖頭鎖架3.1.2 相互作用分析表 3.2 自行車防盜系統的相互作用矩陣車把前輪后輪腳踏車座支架鎖頭鎖架欄桿車把+-

8、+-前輪-+-后輪-+-腳踏-+-車座+-支架+-鎖頭+鎖架+欄桿表 3.3 自行車防盜系統的功能分析表功能載體功能名稱功能等級性能水平評價（成本）車把連接前輪BNAc后輪支撐支架BNAc支架連接車把BNAc連接腳踏BNAc連接車座BNAc鎖頭連接鎖架BNAc連接欄桿AXNAc連接支架AxNAc連接前輪AxNAc鎖架連接欄桿AXNAc連接支架AxNAc連接前輪AxNAc3.3 自行車防盜系統的功能模型圖3.1.4 裁剪的應用3.6 自行車鎖車狀態圖3.7 自行車鎖解鎖狀態 根據 C2C Solutions 公司技術系統裁剪六規則，分析得到本系統鎖架的功 能可由其它系統組件或超系統組件提供，故裁

9、剪掉鎖架。3.1.5 通過功能模型分析與裁剪得到的關鍵問題得到的問題:裁剪掉的鎖架的功能將由哪個組件代替可能的解決方案：經分析，車座架可以設計成鎖架，代替鎖架的功能。由于車座架比一般的鎖架要粗，將車座架與鎖架結合，既增強了鎖的防盜功能，又降低了系統的整體質量，使系統防盜系統變得更便捷。圖 3.4 自行車行駛狀態圖車鎖已上鎖圖 3.5 自行車鎖上鎖狀態3.2 因果分析3.9 結果軸分析 3.2.1 原因軸分析3.8 原因軸分析3.2.2 結果軸分析3.2.3 因果軸分析 3.2.4 因果分析的規范化3.11 因果分析規范化3.2.4 選擇解題的入手點 鎖硬度低，直徑小作案過程沒有引起人的注意系統

10、里有破壞鎖的著力點鎖的破壞對車沒影響2.5 識別出的問題通過因果分析，引起自行車被盜問題的根本原因是：車鎖強度不夠車鎖被破壞過程中沒有特殊現象報警；車鎖容易被破壞的地方暴露在外鎖的破壞對車的完整性沒有影響。4 矛盾問題求解技術矛盾分析與求解技術矛盾求解流程 技術矛盾1工程問題車鎖強度不夠，增強鎖的抗剪能力，材料重量會變大工程矛盾：改善的參數是：強度惡化的參數是：靜止物體的重量在矛盾矩陣中相關發明原理：復合材料原理、復制原理、廉價代替品原理、分割原理可能的解決方案：采用復合材料原理，尋找一種質量輕抗剪強度高的材料制造抗剪鎖。技術矛盾2工程問題：車鎖被破壞過程中沒有特殊現象報警；工程矛盾：改善的參

11、數是：作用于物體的有害因素惡化的參數是：可靠性在矛盾矩陣中相關發明原理：廉價代替品原理、借助中介物原理、抽取原理、復合材料原理可能的解決方案并附圖：采用借助中介物原理，采用機械金屬鎖與電子傳感器結合，當鎖被剪時，電子傳感器感應發出報警聲，嚇跑小偷。技術矛盾3工程問題：車鎖容易被破壞的地方暴露在外；工程矛盾：改善的參數是：靜止物體的長度；惡化的參數是：靜止物體的面積；在矛盾矩陣中相關發明原理：空間維數變化原理、嵌套原理、預先作用原理、復合材料原理可能的解決方案并附圖：采用嵌套原理，把鎖設計嵌套在前車輪輪軸里，車鎖鎖住的時候前車輪轉不了。設計在輪軸里的鎖，沒有液壓剪的著力點，可以有效防止車鎖被剪。

12、4.2 自行車輪軸鎖圖4.2 物理矛盾分析與求解4.2.1 物理矛盾識別個體鎖的破壞，對整體自行車功能各方面的影響不大。故要解決的物理矛盾為：既保留鎖的個體特性，又增強鎖與自行車整體性能方面的聯系。4.2.3 時間分離Step1：定義物理矛盾參數 ：運動物體的形態要求1： 可以組裝成鎖，防止車被盜；要求2： 可以組裝成為自行車正常騎行的必要組件；Step2： 如果想實現技術系統的理想狀態，這個參數的不同要求應該在什么時間得以實現？時間1： 鎖車時，組裝成為鎖；時間2： 騎車時，組裝自行車正常騎行必要組件；Step3： 以上兩個時間區域是否交叉？ 否：應用時間分離 是：嘗試其他分離方法應用時間分

13、離可能產生解決方案的原理解為：運動物體在不同時間，通過簡單的機構變換就能實現不同的功能；可能的解決方案和附圖車鎖與車把手結合；騎車時，構件組裝在車頭，形成車把手；鎖車時，構件組裝成車鎖。當有人要破壞車鎖時，同時也是破壞了車把手，使得自行車不能正常的被騎走。4.3 車頭把手變形U 型鎖4.4 未上鎖狀態圖4.4 上鎖狀態圖變形 U 型鎖5 方案評價5.1 方案列表說明表 5.1 方案列表序號名稱方案描述1車座鎖將車座架設計成一個大型的U 型鎖，騎車時鎖在支架上，實現車座的功能，鎖車時鎖住輪子實現鎖的功能。2復合材料鎖使用新的復合材料，例如高硬度的立方氮化硼， 特殊熱處理或化學處理過的高硬度強韌性

14、的合金，制造一把強抗剪的鎖。3電子報警鎖設計一個帶有電子傳感器、報警器的鎖，當車鎖被破壞時，觸動傳感器，帶動報警器鳴響，驚嚇小偷并吸引周圍人群的注意。4嵌入式前輪輪軸鎖在車前輪輪軸里設計一個鎖，只有鎖孔暴露出來，鎖的其他部位都嵌入到輪軸里。鎖車時，可以鎖住前輪不轉。5車頭把手變形U 型鎖把車頭兩個把手分別設計成U 型鎖的一半，當兩個把手鎖分別鎖在車頭架時，就是車把手，當兩個把手鎖鎖在一起時，就成為一個U 字形鎖。5.2方案評價與決策方案評價：方案一 : 車座鎖設計簡單，成本低， 操作便捷，對一些小型壓力剪等工具有一定的抗剪作用，但對于一些大型的工具就顯得強度不夠。方案二 : 復合材料鎖抗剪能力

15、提高了，但也只是治標不治本，終究抵抗不了現在各種先進的壓力剪的剪力。方案三：電子報警鎖防盜性能高，但成本高，電子器件存在一定的不確定性。方案四：嵌入式前輪輪軸鎖從根本解決了抗剪的問題，但設計復雜，鎖芯質量可能不高。方案五：車頭把手變形U 型鎖設計簡單，成本較低，防盜性能好，但自行車鎖和自行車整合為一整體，換鎖的成本比較高，同時操縱性也變得比較復雜。方案決策：經比較分析，采用方案四， “嵌入式前輪輪軸鎖”，和方案五， “車頭把手變形 U 型鎖” ，或者方案四和方案五的結合。6 結論與課程學習心得通過半個學期的課程學習，收獲挺多，不僅從課本中學習到很多問題的分析與解決方法，還從課堂中學習到了很多解決問題的技巧。課本中的內容不僅開拓了我的視野，還拓展了我的創新思維，不過， 單從課本中吸收知識是很難消化了，通過老師的講解，我對課本的內容了解也更加深入。此外， 課本中還有專利與知識產權的相關知識，這是我之前就很感興趣的一部分， 在