基于TRIZ的钢管十字卡扣创新设计

为了提高脚手架安装和拆卸的效率，采用TRIZ进行问题分析，形成问题的技术矛盾是“时间损失和可靠性”，采用TRIZ矛盾矩阵寻找解决问题的方向，最终实现。传统紧固件由原来的双螺栓结构改为单螺栓结构。因此，提高了脚手架安装和拆卸的效率和安全系数。最后给出了基于TRIZ的产品创新设计流程。产品创新实例表明TRIZ可以为产品创新设计提供可行的设计思路。

基于TRIZ的钢管十字卡扣创新设计:

1.问题描述

如图2所示，传统的钢管十字(直角)扣件采用两套螺栓分别紧固两根钢管，安装拆卸慢，影响施工进度。此外，多一套螺栓会增加安全隐患，紧固件节点的连接质量会受到紧固件本身质量和工人操作的影响。因此，传统钢管十字(直角)扣件的创新设计将有助于提高其工作效率和安全系数。

2.矛盾分析

安装拆卸速度慢，工程参数换算成TRIZ就是“时间损耗”。安全系数不高，换算成TRIZ的工程参数为“可靠度”。需要通过增加安装时间来解决，但这种解决方式费时费力，影响施工进度。定义技术矛盾是为了改善“时间损失”。恶化了“可靠性”。查看技术矛盾解决矩阵表:M(25-27)=[10 30 4]。对应的创新原理有:预作用原理、柔性壳膜原理、不对称原理。在对获得的三个原理进行简单分析后，利用机械设计的相关知识，得到了专注于解决问题的创新原理。软壳薄膜原理难以实施，即使实施也会存在安全隐患；最后，只能从不对称的原则出发。

3.解决方案和创新结果

不对称原理，顾名思义就是把产品的对称形式变成非对称形式，如果物体不是对称的，不对称的程度就会加强。众所周知，机械零件可以采用不对称结构，不对称原理可以使机械结构有更多的选择。从图2可以看出，传统的钢管十字(直角)扣件具有对称性的特点，而显然创新的方式就是增加其不对称性。

新款钢管十字卡扣。由TRIZ不对称原理获得的新卡扣将原来的两组螺栓紧固钢管改为一组螺栓紧固钢管。其工作原理是上下扣板分别与扣座、上下扣板销连接，上下扣板可分别绕上下扣板销转动。扣座上的两个半圆形凹槽垂直相交，丁字螺栓可以绕下轴转动

结论:

扣件式钢管脚手架是我国应用最广泛的结构形式之一。然而，在扣件式钢管脚手架的施工、操作和拆除过程中，经常会发生各种事故。因此，在提高其工作效率的同时，还需要提高其安全系数。该设计结构简单，稳定性好，拆装速度快，安全系数高。只要在设计中识别出技术矛盾，就可以利用 TRIZ理论快速找到解决问题的方向，然后结合专业。