1TＲIZ理论与方法
TＲIZ有4种解决问题的工具:矛盾矩阵、分离原理、标准解法系统和知识与效应库。在解决问题的过程中，改善某一个系统参数的同时往往导致其它参数恶化，从而产生了矛盾。矛盾矩阵就是为了解决这样的系统问题而提出的，以矩阵的形式表示矛盾冲突关系并且给出相对应解决问题的创新原理。TＲIZ解决一般问题的解题原理和应用流程［8－10］如图1所示。由于参数耦合造成直接解决问题往往不可行，所以TＲIZ理论首先从工程上确定解决的问题类型，继而构造相应的矛盾矩阵;根据矛盾矩阵的碰撞原理得到创新原理，最终类比到实际问题中得到最终方案。
2现有喷雾器开关体分析
目前市面上有多种形式的喷雾器开关，主要包括直通式、按压式和玻璃球式等3类。直通式开关的结构如图2所示。这种开关出水方便，但是喷药速度受气压影响导致剂量不易控制，结构自动化水平不足，需要双手操作。按压式开关由开关主体、手柄、调节支点、顶杆和旋盖构成，如图3所示。这种开关内部零件过多，结构复杂不易维修，且底部螺纹端盖与开关相连部分密封效果不佳需要使用者多次检查。玻璃球式开关改善了按压式开关的不足(结构如图4所示);但是手柄太短，作用力集中，导致开关用力较大。针对以上开关的不足，本文应用TＲIZ理论对开关体进行创新设计，简化开关结构，减少生产成本，改良用户使用效果。
3基于TＲIZ理论的开关体创新设计
根据已有开关体的不足，本文将其抽象为以下矛盾。1)矛盾1:开关体一般有9个零部件组成，导致开关的出水速度减慢(No．36装置的复杂性:系统中元件数目及多样性)。如果把9个零部件合为一体，会造成维修性比较差，恶化了技术参数(No．13结构的稳定性:系统的完整性和系统组成部分之间的关系)。2)矛盾2:由于农用喷雾器开关整体结构设计应该简单、合理并且紧凑(No．13结构的稳定性:系统的完整性和系统组成部分之间的关系。磨损、化学分解、拆卸都会降低稳定性)，开关体外部轮廓应尽量符合人机工程学原理，让使用者舒适而且最好达到美观的效果(No．12形状:物体外部轮廓或系统的外貌)(No．33要完成的操作应需要较少的操作者、简短的步骤，使用尽可能简单的工具，一个操作的产出要尽可能多);但是如果过分要求整体结构简单就很可能考虑不到使用者舒适的程度，恶化技术参数(No．32可制造性:物体或系统制造过程简单、方便的程度)。基于以上两个矛盾和开关体具体数据信息，构建相应的矛盾矩阵，如表1所示。由矛盾1得到推荐的改进特性为36，恶化特性为13，在表格交叉处有序号为2、22、17、19，分别代表着创新原理有No．2分离、No．17维数变化、No．22变有害为有益、No．19周期性作用，这些序号表示冲突矩阵推荐这4个创新原理来解决上列冲突［11］。根据矛盾2，得到推荐的创新原理有1、2、5、12、17、19、28、32、35，这些序号分别表示为No．1分割、No．2分离、No．5合并、No．12等势性、No．17维数变化、No．19周期性作用、No．28机械系统的替代、No．32改变颜色、No．35参数变化［11］。综上，结合表2中矛盾矩阵的创新原理，得到解决的一般方法为No．5，在实践上合并相似或相连操作。映射到开关体实际问题中维修难的特点，新型开关体的内部零件与零件之间的操作尽量减少，简化结构，便于维修，笔者所采取的就是使零件合成一体，进而提高维修的效率。
4开关体三维模型设计
根据TＲIZ理论的分析结果，对开关体内部零件进行分析，创新原理映射到农用喷雾器开关体的问题，应精简开关体使其不再产生结构复杂的现象，所以本文将开关体造成一个简单封闭的整体，底盖部分也做成封闭的。为避免开关漏水现象并提高开关体的使用寿命，本文适当加厚活塞的厚度。对应现有的开关体中零部件的维修和安装等问题，改进农用喷雾器中的零部件，使开关方便且易于维修。基于以上原则，改进的开关体零件实体如图5所示。对应开关体不易维修的问题，现有开关体工作时，压柄作用于活塞，活塞再作用于支撑，这样的相互作用传递往往会因为某一环节的问题严重影响开关体整体功能。本文应用TＲIZ理论的创新原理，将内部的活塞和支撑合二为一，在减少传递环节的同时减少了相互摩擦，达到防止漏水的效果。但是，该改良方案造成维修性变差，为了增加维修性，本文在活塞、支撑和底盖之间安装一个管螺纹，使用时牢固如同一个整体，维修时也便于拆装。开关的简单性可以方便工具使用，用户体验增强。所以，本文将开关手柄与开关体做成一个整体，开关体本身的弹性控制开关的开与关，达到减少开关体中的零件数量的目的，零件越少开关体维修和使用起来就越方便。设计开关的结构图如图6所示。开关体的工作原理:压力作用在压柄上，压柄的受力使活塞往下移动水从切槽部分流出，这时弹簧起到了支撑内部零件的作用;反之，压力没有作用于压柄时，弹簧所受的弹性恢复力就使内部活塞回到初始部位。为了更好地满足密封要求和承受压柄对活塞的压力，底部用一端盖与开关体密封连接，使底部在一定程度上也相应的承受了一定的压力。为了让操作者更好的操作，改进了以往开关用双手来控制的缺陷，既节省劳动力、维修起来又方便。
5结论
事实证明，TＲIZ理论不仅仅能为存在的问题找到方法，还能为新的产品找到合理的改善措施。TＲIZ理论是一系列解决问题的方法，并且从不同角度分析事物存在的问题。运用TＲIZ原理针对农用喷雾器开关上存在的问题，进行分析并在设计上进行创新研究，将矛盾矩阵和矛盾矩阵中的创新原理相结合，得出解决方案。此研究体现出TＲIZ理论是创新的核心，它为所有领域的科技创新奠定了扎实的基础，为这个时代发展的不断演变、拓宽和延伸做出了贡献。
作者：郑芳媛 朱景林 张天会 果霖 单位：云南农业大学工程技术学院 云南省楚雄州农机推广站
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