7机械创新TRIZ理论

1、五、物理冲突物理冲突的核心是指对一个物体或系统中的一个子系统有相反的、矛盾的需求。如：平安气囊、飞机发动机罩。又如：飞机的机翼应有大的面积以便起飞与降落,但又应较小以便高速飞行。侦察机应飞行得很快,以便尽快离开被侦察的地区,但在被侦察的地区上空又应飞行得很慢,以便多收集数据。1生活中也有很多物理冲突的例子。软件应容易使用,但又应有多项选择以处理复杂的事物。相对于技术冲突,物理冲突是锋利的冲突。但设计中如果能确定物理冲突,则较容易解决。物理冲突可通过对问题的详细分析及深刻理解确定,也可通过对已有技术冲突的进一步分析确定。2六、技术冲突与物理冲突技术冲突总是涉及到两个根本参数A与B,当A得到改善时

2、,B变得更差。物理冲突仅涉及系统中的一个子系统或部件,而对该子系统或部件提出了相反的要求。3往往技术冲突的存在隐含物理冲突的存在。有时物理冲突的解比技术冲突更容易。从技术冲突出发确定物理冲突的核心是确定另一参数或物体,该参数或物体控制着技术冲突的两个参数A与B。4 例：波音公司改进737设计过程中,出现的一个技术冲突为：既希望发动机吸入更多的空气,又不希望发动机罩与地面的距离减小。将该技术冲突转变为物理冲突：发动机罩的直径应该加大,以吸入更多的空气；但机罩直径又不能加大,以不使路面与机罩之间的距离减小。5冲突广泛存在于产品设计之中,彻底地解决冲突是创新设计的核心。冲突的分类：技术冲突与物理冲突

3、用物质-场分析方法确定冲突设计人员如能发现待设计产品或已有产品中的冲突,就完成了产品创新设计的关键步骤。64-6 技术冲突解决原理创新设计的核心是原理创新,原理创新的关键是发现已有设计中存在的冲突,并解决冲突。冲突往往是从功能的角度提出的,解决冲突首先要提出新的效应及作用原理。TRIZ的重点是如何确定冲突,特别是提出解决冲突的效应。7为指导技术创新,研究人员总结前人创造创造的经验。这种经验分为两类：适用于本领域的经验 适用于不同领域的通用经验。第一类经验主要由本领域的专家、研究人员自身总结。这些经验对指导本领域的产品创新有一定的参考意义,但对其它领域的创新指导意义不大。第二类经验由专门研究人员

4、对不同领域的已有创新成果进行分析、总结,得到具有普遍意义的规律,这些规律对指导不同领域的产品创新都有重要参考价值。8 TRIZ的技术冲突解决原理属于第二类经验,是在分析全世界大量专利的根底上提出的。TRIZ研究人员发现：在以往不同领域的创造中所用到的规则并不多,不同时代的创造,不同的领域的创造,这些规则反复被采用。每条规则并不限定于仅用于某一领域,融合了物理的、化学的和各工程领域的原理,适用于不同领域的创造创造。9 40条创造原理是TRIZ理论中关于问题（技术冲突）的解决原理,又称创造原理。 实践证明这些原理对于指导设计人员的创造创造具有重要的作用。10一、创造原理111分割（1）将一个物体分

5、成相互独立的局部。如用一辆卡车加拖车代替一辆载重量大的卡车。（2）使物体分成容易组装及拆卸的局部。 如组合夹具由多个零件拼装而成。（3）增加物体相互独立局部的程度。如用百叶窗代替整体窗帘。12例1 可拆卸铲斗唇缘设计13别离（分开）抽出（1）将一个物体中的“干扰局部别离出去。 将产生噪声的空调空气压缩机放于室外。（2）将物体中的关键局部挑选或别离出来。VCD机：计算机中光驱和解码局部别离出来组合而成。14 例2 被绑缚的人造卫星可以使用同一个太空船操作几个位置的太空探测器吗？153局部质量局部改变（1）将物体或环境的均匀结构变成不均匀结构。 如用变化中的压力或温度代替不变的压力、温度。（2）使

6、组成物体的不同局部完成不同的功能。 如午餐盒、太空船。 （3）使组成物体的每一局部都最大限度地发挥作用。 如带有起钉器的榔头 。该原理在机械产品进化的过程中表现得非常明显。如机器由零部件组成,每个零部件在机器中都应占据一个最能发挥作用的位置。假设某零件未能最大限度地发挥作用,则应改进设计。 16例3-1 自攻螺钉结构17例3-2 螺钉头功能面变型18例3-3 Sony公司的Walkman族 主要的生产技术和产品元件不变,只改变局部的技术和元件,使一些辅助功能和性能发生变化。这些局部变化依顾客的不同需求而改变。不变局部构成的产品平台与不同的其它元器件组合,衍生出满足不同需求的Walkman产品族

7、。仅在美国,从20世纪80年代到90年代初,Sony就推出了572种Walkman产品,形成一个庞大的Walkman产品族。 194不对称对称性（1）将物体的形状由对称变为不对称。如不对称搅拌容器,或对称搅拌容器中的不对称叶片。（2）如果物体是不对称的,增加其不对称的程度。如轮胎的一侧强度大于另一侧,以增加其抗冲击的能力。机械设计中经常采用对称性原理,传统的很多零部件都是对称的。事实上,设计中的很多冲突都与对称有关。 2021合并组合（1）在空间上将相似的物体连接在一起,使其完成并行的操作。如网络中的个人计算机；并行计算机中的多个微处理器。（2）在时间上合并相似或相连的操作。如同时分析多个血液

8、参数的医疗诊断仪。 22例5-1 螺钉集成结构23例5-2 支架组合结构24例5-3 指甲刀整体结构设计（功能集中的组合设计方法）256多用性多面性、多功能使一个物体能完成多项功能,可以减少原设计中完成这些功能多个物体的数量。飞跃缝纫机具备缝纫、锁眼、钉扣、缝拉链、撬边、包缝、贴布绣等功能。 （36种缝纫把戏,800针/分的缝纫速度）267套装嵌套构成（1）将一个物体放在第二个物体中,将第二个物体放在第三个物体中,可进行下去。 如套装式油罐,内罐装粘度较高的油,外罐装粘度较低的油。 （2）使一个物体穿过另一物体的空腔。如收音机伸缩式天线。278质量补偿（1）用另一个能产生提升力的物体补偿第一个

9、物体的质量。 如在圆木中注入发泡剂,使其更好地漂浮。（2）通过与环境相互作用产生空气动力或液体动力的方法补偿第一个物体的质量。如船在航行过程中利用浮力使船身浮出水面,以减少阻力。289预加反作用事先对策预防（1）预先施加反作用。如缓冲器吸收能量,减少冲击带来的负面影响。（2）如果一物体处于或将处于受拉伸状态,预先增加压力。如浇混凝土之前的预压缩钢筋。2910预操作事先对策预防（1）在操作开始前,使物体局部或全部产生所需的变化。 如预先涂上胶的壁纸 。（2）预先对物体进行特殊安排,使其在时间上有准备,或已处于易操作的位置。如灌装生产线中使所有瓶口朝一个方向,以增加灌装效率。 3011预补偿事先对

10、策预防采用预先准备好的应急措施,补偿物体相对较低的可靠性。如飞机上的降落伞。 31例11 汽车平安气囊（Airbag） 3212等势性等位性改变工作条件,使物体不需要被升高或降低。如与冲床工作台高度相同的工件输送带,将冲好的零件输送到另一工位。 33例12 汽车旋转装置 3413反向逆问题（1）将所规定的操作改为相反的操作。压缩式空调器：美国矿山技术员多西从空气变为压缩气过程中的发热现象,推想压缩空气变为常压气体应该吸热,能起制冷作用,创造了压缩式空调器。 （2）使物体中的运动局部静止,静止局部运动。如使工件旋转,使刀具固定；扶梯运动,乘客相对扶梯静止。（3）使一个物体的位置颠倒。如将一个部件或机器总成翻转,以安装紧固件。 35例13-1 凸轮机构的球面位置变换36例13-2 并联六杆机构37例13-3 日本烤鱼器原设计把热源置于鱼的下方,烤鱼滴下的油产生油烟鱼污渍污染空气和盘子。将加热用的电阻丝（热源）放在鱼的上方,克服了原缺点。可以这样改进是因为烤鱼器加热空间狭小而且密封。3814曲面化（1）将直线或平面局部用曲线或曲面代替,立方形