基于QFD/TRIZ/AD的机械产品设计过程模型及工程应用

摘要

本文将现代设计方法质量功能展开(QFD)、发明问题解决理论(TRIZ)和公理化设计(AD)与设计过程中的用户需求阶段、概念设计阶段相集成，构建了基于QFD/TRIZ/AD的机械产品设计过程模型，并利用该设计过程模型指导了立体车库汽车搬运器的创新设计。本文取得的主要研究成果如下：
　　 (1)分析了用户需求特征，详细阐述了确定用户需求的基于QFD的市场拉动模式和基于TRIZ技术进化理论的技术驱动模式。将用户需求分为现实用户需求及潜在用户需求，构建了TRIZ技术进化理论驱动的用户需求模型，用于挖掘产品的潜在用户需求，可提高产品的市场竞争力。
　　 (2)提出了基于TRIZ理论的“1141”体系，并对“1141”体系进行了详细阐述。以发明问题解决理论(TRIZ)为主导，融合质量功能展开(QFD)及公理化设计(AD)，与设计过程中概念设计阶段集成，构建了基于QFD/TRIZ/AD的机械产品概念设计过程模型。
　　 (3)构建了基于QFD/TRIZ/AD的机械产品设计过程模型，提出了全新设计中功能模型的建立流程以及基于TRIZ“1141”体系的分析及解决问题的详细流程。该模型能最大限度地满足市场顾客需求、将分析问题及解决问题程式化并保证得到最优设计方案，可提高产品创新的效率。
　　 (4)运用所构建的机械产品设计过程模型的用户需求阶段对立体车库汽车搬运器的核心技术进行成熟度预测，并对其进化模式及进化路线进行分析，得出了用户的潜在需求；构建了立体车库汽车搬运器用户需求与产品特性之间的质量屋(HOQ)；依据所构建的机械产品设计过程模型的概念设计阶段对立体车库汽车搬运器进行基于Pro/I软件的计算机辅助概念设计，提出了夹持轮胎式立体车库汽车搬运器这种设计方案；基于AD独立公理对设计方案进行了评价，结果表明该设计是一解耦设计；对夹持轮胎式立体车库汽车搬运器进行了原理性模型制作与试验研究，试验结果表明该方案提高了存取车的效率，满足了用户的潜在需求，同时说明了所构建的基于QFD/TRIZ/AD的机械产品设计过程模型的合理性及可行性。