TRIZ中技术矛盾解决矩阵的应用

    根据原理15和原理14以及软件(TechOptimizer)所给相关例子的启发，可提出一个初步解决方案如下:首先把主轴要实现的功能进行分割，分为高速旋转的功能与主轴能上下浮动的功能。对于主轴的高速旋转，可用高速电机实现，而主轴的上下浮动功能，则用"气浮"来解决。
   
    考虑到主轴的特殊要求，它与轴承之间的摩擦力应很小，这里选择气体润滑轴承。气体润滑轴承常用空气作为润滑剂，故又称空气轴承。空气轴承具有无接触、摩擦小、温升低、寿命长，适应高速，且对主机和环境无污染等优点。据以上分析和对轴承等选择以及对方案的构思、细化，可提出方案1(如图3所示):主轴3由空气轴承4支承，所需转矩由单相串激电机8提供，但其间通过一个传动架传递，主轴与传动架之间由滚珠6形成点接触。在砂轮进行切削之前，通过气缸排出的气体将主轴推向远端。加工过程中，主轴将随着切削力的改变而自行上下浮动。
   
    如果在改善的技术特性栏中选择第9项"速度"，在恶化的技术特性栏中选择第14项"强度"。在提供的4个解决原理中选择原理3"部分改变"，即将物体的均一构成或外部环境及作用改为不均一;让物体的不同部分各具有不同功能;让其各部分处于各自动作的最佳状态。根据原理3和巧以及软件所给相关例子的启发，可提出另一种解决方案2(如图4所示):转子5主轴2一体，定子绕组4与外壳一体。主轴2的高速旋转功能，通过定子绕组4与转子5的作用来实现，而其上下浮动功能，则与方案1相同.仍由"气浮"来实现。对于轴承，仍选用径向空气轴承。其结构更简单、紧凑，便于维护。
   
    以上两方案共同的特点是将主轴的高速旋转功能与主轴的上下移动功能进行了分离，且主轴自由悬浮，对主轴顶端刀具受力的变化能产生快速响应。从而较好地解决了主轴既要高速旋转又必须具有自适应性的技术难题。事实上，还可以提出其它解决方案，例如，将方案2的气体润滑轴承改为电磁轴承。这时，轴和轴承之间甚至可没有摩擦力的作用，但其结构较复杂，成本也较高。此外，还可以使主轴的上下移动和主轴的旋转动力均由气压实现，即用高压气体冲击主轴下端的叶片从而使其高速旋转。缺点是所需气体压力大，对主轴、叶片以及气体容器的强度和刚度要求高，而且具有一定危险性。
   

    5产品创新设计方案选择评价
   
    下面简单介绍产品创新设计方案的选择评价。在进行产品创新设计时，不同的设计人员会选用不同的创新原理，或者虽然选择了同一创新原理，但由于其给设计人员的启发因人而异;都可能导致得到不同的产品创新方案。为获得技术上可行、经济上合理、能可靠地实现用户所要求的各项功能的新方案，须对新方案进行整理和评价，从中选出最佳方案。创新设计方案评价内容大致可以分为如下几个方面:方案整理、方案粗选、方案具体化、方案评价以及方案选择。创新方案选择评价的过程大体如图5所示。
   

    6结论
   
    针对TRIZ理论与计算机辅助创新集成方法进行了初步探讨，并通过玻璃加工机床浮动主轴的两种创新方案的寻求过程，实践了应用TRIz技术矛盾解决矩阵和Tech Optimizer技术创新软件，解决产品创新过程中技术难题，进行机械产品创新方案设计的方法。表明应用TE;IZ理论和TechOptimizer技术创新软件，确实可以有效地解决技术创新、产品创新中的技术难题。TRIZ理论的研究与应用顺应我国制造业发展的需求，具有重大的现实意义和广阔的应用前景。