39个工程参量与40个技法

PAGEPAGE2639个工程参量与40个技法第一节39个工程参数39个工程参数中常用到运动物体(Movingobjects)与静止物体(Stationaryobjects)两个术语，分别介绍如下：运动物体是指自身或借助于外力可在—定的空间内运动的物体。静止物体是指自身或借助于外力都不能使其在空间内运动的物体。表5—2是39个通用工程参数名称的汇总。序号名称序号名称1运动物体的重量21功率2静止物体的重量22能量损失3运动物体的长度23物质损失4静止物体的长度24信息损失5运动物体的面积25时间损失6静止物体的面积26物质或事物的数量7运动物体的体积27可靠性8静止物体的体积28测试精度9速度29制造精度10力30物体外部有害因素作用的敏感性11应力或压力31物体产生的有害因素12形状32可制造性13结构的稳定性33可操作性14强度34可维修性15运动物体作用时间35适应性及多用性16静止物体作用时间36装置的复杂性17温度37监控与测试的困难程度18光照度38自动化程度19运动物体的能量39生产率20静止物体的能量下面给出39个工程参数的名称及意义：1．运动物体的重量在重力场中运动物体所受到的重力。如运动物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。2．静止物体的重量在重力场中静止物体所受到的重力。如静止物体作用于其支撑或悬挂装置上的力。3．运动物体的长度运动物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。4．静止物体的长度静止物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都认为是其长度。5．运动物体的面积运动物体内部或外部所具有的外表或局部外表的面积。6．静止物体的面积静止物体内部或外部所具有的外表或局部外表的面积。7．运动物体的体积运动物体所占有的空间体积。8．静止物体的体积静止物体所占有的空间体积。9．速度物体的运动速度、过程或活动与时间之比。10．力力是两个系统之间的相互作用。对于牛顿力学，力等于质量与加速度之积，在triz中，力是试图改变物体状态的任何作用。11．应力或压力单位面积上的力。12．形状物体外部轮廓，或系统的外貌。13．结构的稳定性系统的完整性及系统组成局部之间的关系。磨损、化学分解及拆卸都降低稳定性。14．强度强度是指物体抵抗外力作用使之变化的能力。15．运动物体作用时间物体完成规定动作的时间、效劳期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。16．静止物体作用时间物体完成规定动作的时间、效劳期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。17．温度物体或系统所处的热状态，包括其他热参数，如影响改变温度变化速度的热容量。18．光照度单位面积上的光通量，系统的光照特性，如亮度，光线质量。19运动物体的能量能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。20．静止物体的能量能量是物体做功的一种度量。在经典力学中，能量等于力与距离的乘积。能量也包括电能、热能及核能等。21．功率单位时间内所作的功，即利用能量的速度。22..能量损失…能量。为了减少能量损失，需要不同的技术来改善能量的利用。23．物质损失局部或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物质的损失。，24。信息损失局部或全部、永久或临时的数据损失。25。时间损失时间是指一项活动所延续的时间间隔。改良时间的损失指减少一项活动所花费的时间。26．物质或事物的数量材料、部件及子系统等的数量，它们可以被局部或全部、临时或永久的被改变。27．可靠性系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力。28．测试精度系统特征的实测值与实际值之间的误差。减少误差将提高测试精度。29．制造精度系统或物体的实际性能与所需性能之间的误差。30．物体外部有害因素作用的敏感性物体对受外部或环境中的有害因素作用的敏感程度。31．物体产生的有害因素有害因素将降低物体或系统的效率，或完成功能的质量。这些有害因素是由物体或系统操作的一局部而产生的。32．可制造性物体或系统制造过程中简单、方便的程度。33．可操作性要完成的操作应需要较少的操作者、较少的步骤以及使用尽可能简单的工具。一个操作的产出要尽可能多。34．可维修性对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短、方便和简单。35．适应性及多用性物体或系统响应外部变化的能力，或应用于不同条件下的能力。36．装置的复杂性系统中元件数目及多样性，如果用户也是系统中的元素将增加系统的复杂性。掌握系统的难易程度是其复杂性的一种度量。37．监控与测试的困难程度如果一个系统复杂、本钱高、需要较长的时间建造及使用，或部件与部件之间关系复杂，都使得系统的监控与测试困难。测试精度高，增加了测试的本钱也是测试困难的一种标志。38．自动化程度是指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力。自动化程度的最低级别是完全人工操作。最高级别是机器能自动感知所需的操作、自动编程和对操作自动监控。中等级别的需要人工编程、人工观察正在进行的操作、改变正在进行的操作及重新编程。39．生产率是指单位时间内所完成的功能或操作数。为了应用方便，上述39个通用工程参数可分为如下三类：1)通用物理及几何参数：No．1-12，N。．17—18，N。．21。2)通用技术负向参数：No．15～16，No．19-20，No．22～26，No．30〞31。’3)通用技术正向参数：N。．13～14，No．27—29，No。32-39。负向参数(Negativeparameters)指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变差。如子系统为完成特定的功能所消耗的能量(N。．19—20)越大，那么设计越不合理。正向参数(Positiveparameters)指这些参数变大时，使系统或子系统的性能变好。如子系统可制造性(N。．32)指标越高，子系统制造本钱就越底。第二节40种根本措施这里来研究一下消除技术矛盾钓40种根本措施及其原那么与用例．1．分割原那么a．将物体分成独立的局部。b．使物体成为可拆卸的。c．增加物体的分割程度。例：货船分成同型的几个局部，必要时，可将船加长些或变短些．2．拆出原那么从物体中拆出“干扰’局部(“干扰〞特性)或者相反，分出唯一需要的局部或需要的特性。与上述把物体分成几个相同局部的技法相反，这里是要把物体分成几个不同的局部．例，一般小游艇的照明和其他用电是艇上发动机带动发电机供应的．为了停泊时能继续供电，要安装一个由内燃机传动的辅助发电机．发动机必然造成噪音和振动。建议将发动，机和发电机分置于距游艇不远的两个容器里，用电缆连接．3．局部性质原那么a．从物体或外部介质(外部作用)的一致结构过渡到不一致结构。b．物体的不同局部应当具有不同的功能c．物体的每一局部均应具备最适于它工作的条件。例：为了防治矿山坑道里的粉尘，向工具(钻机和料车的工作机构)呈锥体状喷洒小水珠。水珠愈小，除尘效果愈好．但小水珠容易形成雾，这使工作困难．解决方法：环绕小水珠锥体外层再造成一层大水珠。4．不对称原那么a．物体的对称形式转为不对称形式。b．如果物体不是对称的，那么加强它的不对称程度，例：防撞汽车轮胎具有一个高强度的侧缘，以抵抗人行道路缘石的碰撞。5．联合原那么a．把相同的物体或完成类似操作的物体联合起来，b．把时间上相同或类似的操作联合起来．例：双联显微镜组；由一个人操作，另一个人观察和记录。6．多功能原那么一个物体执行多种不同功能，因而不需要其他物体。例：提包的提手可同时作为拉力器〔苏联创造证书187964)。7．‘玛特廖什卡’原那么a．一个物体位于另一物体之内，而后者又位于第三个物体之内，等等。b．一个物体通过另一个物体的空腔。例：“弹性振动超声精选机是由两个互相夹紧的半波片构成。其特征是，为了减小精选机的长度和增大它的稳定性，两个半波片制成相互套在一起的空锥体(苏联创造证书~186781)。在苏联创造证书0462315中，也采用该解决方案来缩小变压器压电元件输出局部的外形尺寸。在苏联创造证书~304027中，金属拉制设备的“玩偶〞是由拉摸组成．8．反重量原那么a．将物体与具有上升力的另一物体结合以抵消其重量。b．将物体与介质(最好是气动力和液动力)相互作用以抵消其重量。例：“调节转子风力机转数的制动式离心调节器安在转子垂直轴上。其特征是：为了在风力增大时把转子转速控制在小的转数范围内，调节器离心片做成叶片状，以保证气动制动〞(苏联创造证书167784)。有趣的是，在创造公式申明显地反映了创造所克服的矛盾．在给定的风力和给定的离心片质量的条件下，获得了一定的转数√为了减少转数(当风力增大时)，必须增大离心片质量；但离心片在旋转，很难靠近它。于是矛盾这样消除，使离心片具有形成气功制动的形状，即把离心片制成具有负迎角的翼状。总的设想显面易见：如果需要改变转动物体的质量，而其质量又不能按照一定的要求改变，那么应使该物体成为翼状的，改变翼片运动方向的倾斜角度，便可获得需要方向的附加力。9．预先反作用原那么如果按课题条件必须完成某种作用，那么应提前完成反作用。例：杯形车刀车削方法是：在车削过程中车刀绕自己的几何轴转动。其特征是为了防止产生振动，应预先向杯形车刀施加负荷力，此力应与切削过程中产生的力大小相近，方向相反〞(苏联创造证书~536866)10．预先作用原那么a．预先完成要求的作用(整个的或局部的)b．预先将物体安放妥当，使它们能在现场和最方便地点立即完成所需要的作用。上述课题41的解决方案可作为该原那么的例子：11“予先放枕头〞原那么。以事先准备好的应急手段补偿物体的底可靠性。例：“用等离子束加工无机材料如光纤。其特征是：为提高机械强度，预先往无机材料上涂敷碱金属或碱土金属的溶液或熔融体〞(苏联创造证书522150)。还有人事先涂敷可使小裂缝愈合的物质。按苏联创造证书456594的方法，树枝在锯掉之前套上一个紧箍环，树木感该处有“病〞，于是向那里输送营养物质和治疗物质。这样，在树枝被锯之前这些物质便积聚起来，锯后锯口会迅速愈合。12．等势原那么改变工作条件，使物体土升或下降．例：有一种装置不必使沉重的压模升降；这种装置是在压床上安装了带有输送轨道的附件(苏联创造证书264679)．13、“相反〞原那么a、不实现课题条件规定的作用而实现相反的作用．b、使物体或外部介质的活动局部成为不动的，而使不动的成为可动的．c．将物体颠倒．例：在研究课题9(关于消除灰尘的过滤器)时，我们介绍了苏联创造证书156133，过滤器用两块磁铁制成，在磁铁之间是铁磁粉末。7年之后又有了苏联创造证书319325．它的过滤器是相反的：对液体或气体进行机械清洗的电磁过滤器，它包括有磁场源和颗粒状磁性材料制的过滤元件，其特征是，为降低单位耗电量和提高生产率，过滤元件放在磁场源的周围，以形成外部闭式磁路。14．球形原那么a．从直线局部过渡到曲线局部，从平面过渡到球面，从正六面体或平行六面体过渡到球形结构，b．利用棍子、球体、螺旋。c．从直线运动过浑到旋转运动，利用离心力。例：把管子焊入管栅的装置具有滚动球形电极。15．动态原那么．a、物体(或外部介质〕的特性的变化应当在每一工作阶段都是最正确的。b．将物体分成彼此相对移动的几个局部。c．使不动的物体成为动的．例：“用带状电焊条进行自动电弧焊的方法，其特征是，为了能大范围地调节焊池的形状和尺寸，把电焊条沿着母线弯曲，使其在焊接过程中成曲线形状〞(苏联创造证书258490)。16．局部作用或过量作用原那么如果难于取得百分之百所要求的成效，那么应当取得略小或略大的成效。此时可能把课题大大简化。，该技法已在课题34中介绍过，圆筒喷漆过多，然后再去掉多余的局部。a．如果物体作线性运动〔或分布〕有困难，那么使物体在二维度(即平面)上移动。相应地，在一个平面上的运动(或分布)可以过渡到三维空间。b．利用多层结构替代单层结构。c．将物体倾斜或侧置．d．利用指定面的反面．e．利用投向相邻面或反面的光流。技法17a可以同技法7和15b联合，形成一个代表技术系统总开展趋势的链：从点到线，然后到面，到体，·最后到许多个物体的共存．例：“越冬圆木在圆形停泊场水中存放，其特征是，为了增大停泊场的单位容积，和减小受冻木材的体积，将圆木扎成捆，其横截面的宽和高超过圆木的长度，然后立着放〞(苏联创造证书~2236318)。18．机械振动原那么a、使物体振动。b、如果巳在振动，那么提高它的振动频率(到达超声波频率)c．利用共振频率。d．用压电振动器替代机械振动器。e．利用超声波振动同电磁场配合．例：“无锯末断开木材的方法，其特征是，为减少工具进入木材的力，使用脉冲频率与被断开木材的固有振动频率相近的工具〞(苏联创造证书~307986)．19．周期作用原那么a．从连续作用过渡到周期作用(脉冲)．b．如果作用已经是周期的，那么改变周期性。c．利用脉冲的间歇完成其他作用。例：用热循环自动控制薄零件的触点焊接方法是基于测量温差电动势的原理。其特征是，为提高控制的准确度，用高频率脉冲焊接时，在焊接电流脉冲的间隔测量温差电动势(苏联创造证书9336120)。20．连续有益作用原那么a．连续工作(物体的所有局部均应一直满负荷工作)。b．消除空转和间歇运转。例：加工两个相交的圆柱形的孔如加工轴承别离环的槽的方法，其特征是，为提高加工效率，使用在工具的正反行程均可切削的钻头(扩孔器)’(苏联创造证书M262582)。21．跃过原那么高速跃过某过程或其个别阶段(如有害的或危险的)。例：“产胶合板时用烘烤法加工木材，其特征是，为保持木材的本性，在生产胶合板的过程中直接用300～600·C的燃气火焰短时作用于烘烤木材〞苏联创造证书338371)。22．变害为利原那么a．利用有害因素(特别是介质的有害作用)获得有益的效果。b．通过有害因素与另外几个有害因素的组合来消除有害因素。c．将有害因素加强到不再是有害的程度．例：“恢复冻结材料的颗粒状的方法，其特征是，为加速恢复材料的颗粒和降低劳动强度，使冻结的材料经受超低温作用〞(苏联创造证书N~409938)23、反向联系原那么a．进行反向联系。b．如果已有反向联系，那么改变它。例：“自动调节硫化物沸腾层焙烧温度标准的方法是随温度变化改变所加材料的流量，其特征是，为提高控制指定温度值的动态精度，随废气中碥含量的变化而改变材料的供应量〞(苏联创造证书302382)。24．“中介〞原那么a．利用可以迁移或有传送作用的中间物体b．把另一个(易分开的)物体暂时附加给某一物体。例：“校准在稠密介质由测量动态张力仪器的方法是在静态条件下装入介质样品及置入样品中的仪器。其特征是，为提高校准精度，应利用一个柔软的中介元件把样品及其中的仪器装入〞(苏联创造证书354135)．25．自我效劳原那么a、物体应当为自我效劳，完成辅助和修理工作．b．利用废料(能的和物质的)．例，一般都是利用专门装置供应电焊枪中的电焊条．建议利用电焊电流工作的螺旋管供应电焊条。26．复制原那么a．用简单而廉价的复制品代替难以得到的、复杂的、昂贵的、不方便的或易损坏的物体．b．用光学拷贝(图像〕代替物体或物体系统。此时要改变比例(放大或缩小复制品)．c．如果利用可见光的复制品，那么转为红外线的或紫外线的复制。例：“大地测量学直观教具是一个平面艺术全景。其特征是：为进行地形图像全景测量摄影，教具按视距摄影数据制成，并声地形的有代表性的各点上配备缩微视距尺〞(苏联创造证书~86560)27．用廉价的不持久性代替昂贵的持久性原那么用一组廉价物体代替一个昂贵物体，放弃某些品质(如持久性)．例：一次性的捕鼠器是一个带诱饵的塑料管；老鼠通过圆锥形孔进入捕鼠器，孔壁是可伸直的，老鼠只能进，不能出．28．代替力学原理原那么a．用光学，声学、‘味学〞等设计原理代替力学设计原理。b．用电场．磁场和电磁场同物体相互作用。c、由恒定场转向不定场，由时间固定的场转向时间变化的场，由无结构的场转向有一定结构的场。d．利用铁磁颗粒组成的场．例：“在热塑材料上涂金属层的方法是将热塑材料同加热到超过它的熔点的金属粉末接触，其特征是，为提高涂层与基底的结合强度及密实性，在电磁场中进行此过程〞(苏联创造证书445712)．29．利用气动和液：压结构的原那么用气体结构和液体结构代替物体的固体的局部，如充气和充液的结构，气枕，静液的和液体反冲的结构．例：为使船的推进器轴同螺杆套连接，’在轴内作一槽，槽内放一弹性空容器(窄“气袋〞)．如果此容器充进压缩空气，那么胀大并将螺杆套挤到推进器轴上(苏联创造证书313741)．一般在这种情况下利用金属连接元件，但同‘气袋’连接比拟简易，因为不需要精磨相接平面。此外，这种连接可以消除冲击负荷。此项创造伺后来发表的苏联创造证书~4456．11此较，颇为有趣。该项创造是：运输易碎制品(如排水管)的集装箱里面有一个充气囊，使制品在运输中相互靠紧不致撞坏。技术领域虽然不同，但课题和解决方法是绝对相同的。在苏联创造证书249583中，起重机抓斗利用充气元件工作，在苏联创造证书409875中，在锯木装置中利用气囊夹持易碎制品。这类创造极多．看来是停止授与此种建议的专利的时候了．但是，设计教材中规定一个简单原那么：如果需要短时间使一种物体与另一种物体紧紧靠住，那么应用“气袋〞法．当然，这并不意味着，技法29将不再是创造创造的技法了．“气袋〞使一个制品紧靠另一个制品，这是典型的物场系统．在该物场系统中，“袋〞起着机械场的作用。按照物场系统开展的一般规那么，该场必然会过渡到铁磁场系统．这种过渡确实发生了：在苏联创造证书~534351中提议在“气袋〞中参加铁磁粉末，利用磁场使物体挤靠紧。30．利用软壳和薄膜原那么a．利用软壳和薄膜代替一般的结构。b．用软壳和薄膜使物体同外部介质隔离。例：“充气混凝土制品的成型方法是在模型里浇注原料，然后在模中静置成型。其特征是，为提高膨胀程度，在浇注模型里的原料上罩以不透气薄膜〞(苏联创造证书339406)。31．利用多孔材料原那么a．把物体作成多孔的或利用附加多孔元件(镶嵌，覆盖，等等)．b．如果物体是多孔的，事先用某种物质填充空孔。例，“电机蒸发冷却系统的特征是，为了消除给电机输送冷却剂的麻烦，活动局部和个别绪构元件由多孔材料制成，例如渗入了液体冷却剂的多孔粉末钢，在机器工作时冷却剂蒸发，因而保证了短时、有力和均匀的冷却〞(苏联创造证书187135)．32．改变颜色原那么a．改变物体或外部介质的颜色．b．改变物体或外部介质的透明度．c，为了观察难以看到的物体或过程，利用染色添加剂．d．如果已采用了这种添加剂，那么采用荧光粉．例；美国专利3425412：透明绷带不必取掉便可观察伤情。33．一致原那么同指定物体相互作用的物体应当用同一(或性质相近的)材料制成．例：“获得固定铸模的方法是用铸造法按芯模标准件形成踌模的工作腔。其特征是，为了补偿在此铸模中成型的制品的收缩，芯模和铸模用与制品相向的材料制造〞(苏联创造证书456679〕．34．局部剔除和再生原那么a．已完成自己的使命或已无用的物体局部应当剔除(溶解．蒸发等)或在工作过程中直接变化．b．消除的局部应当在工作过程中直接再生．例：“检查焊接过程的高压区的方法是向高温区参加光导探头。其特征是，为改善在电弧焊和电火花焊接过程中检查高温区的可能性，利用可熔化的探头．它以不低于自己熔化速度的速度被不断地送人检查的高温区〞(苏联创造；证书N433397)．35．改变物体聚合态原那么这里包括的不仅是简单的过渡，例如从固态过渡到液态，还有向“假态〞(假液态)和中间状态的过渡，例如采用弹性固体．例：联邦德国专利1291210：：降落跑道的减速地段建成“浴盆〞形式，里面充满粘性液体，上面再铺上厚厚一层弹性物质。36．相变原那么利用相变时发生的现象，例如体积改变，放热或吸热，例：“密封横截面形状各异的管道和管口的塞头，其特征是，为了规格统一和简化结构，塞头制成杯状，里面装有底熔点合金。合金凝固时膨胀，从而保证了结合处的密封性〞(苏联创造证书319806)。37．利用热膨胀原那么a．利用材料的热膨胀(或热收缩)．b.利用一些热膨胀系数不同的材料。例：苏联创造证书~463423：温室盖用铰链连接的空心管制造，管中装有易膨胀液体。温度变化时，管子重心改变，目此管子自动升起和降落。这是课题30的答案。当然，还可以利用双金属薄板固定在温室盖上。38利用强氧化剂原那么a．用富氧空气代替普通空气．b．用氧气替换富氧空气。c．用电离辐射作用于空气或氧气。d.用臭氧化了的氧气．e.用臭氧替换臭氧化的(或电离的)氧气，例：“利用在氧化剂媒介中化学输气反响法制取铁箔。其特征是，为了增强氧化和增大镜箔的均一性，该过程在臭氧媒质中进行〞(苏联创造证书261859)。39．采用惰性介质原那么a、用惰性介质代替普通介质。b．在真空中进行某过程。该技法与上述技法正好相反。例：“预防棉花在仓库中燃烧的方法，其特征是，为提高棉花贮存的可靠性，在向贮存地点运输的过程中用惰性气体处理棉花〞(苏联创造证书270170)。40．利用混合材料原那么由同种材料转为混合材料．例：“在热处理时，为保证规定的冷却速度，采用介质做金属冷却剂，其特征是，冷却剂由气体在液体中的悬浮体构成(苏联创造证书187060)参量矩阵与40个技法的使用附表:01/01

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24.17.13

27.02.29.28

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35.38.19.18

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26.02.19

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02.32.13

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25/2535.20.10.06

10.05.18.32

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28.10.35.23

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39/3912.17.28.24

35.18.27.02

05.12.35.26

-第三节概念设计1概述概念设计首先要确定待设计系统的功能，之后是确定实现该功能的效应，最后确定作用原理。功能是系统输入与输出之间，以完成任务为目的总的相互关系。效应是指将有关量联系起来的物理的、化学的、数学的、生物的、几何的及材料的等有关定律。作用原理是将效应工程实现的最根本形式。如果实现待设计产品所有功能的效应都已确定，那么产品的工作原理已经确定。概念设计的核心是确定待设计产品新的、有市场竞争力的工作原理。如果某产品的工作原理，企业中的工程技术人员能够完成作用原理及后续的技术设计与详细设计。因此，本章主要介绍基于TRIZ的待设计产品新的或改良的工作原理产生的过程。其结果可用文字或简图表示。2概念设计过程创新的核心是发现冲突及解决冲突。发现冲突是通过对已有系统或虚拟系统的分析得到的，冲突的解可通过解决技术冲突或物理冲突得到。因此，基于TRIZ的概念设计过程可围绕问题的分析与解决冲突来进行。图8—1是基于TRIZ的概念设计过程流程图。分析是TRIZ的工具之一，包括产品的功能分析、理想解(1FR，idealfinalresult)确实定、可用资源分析及冲突区域确实定。分析是解决问题的一个重要阶段。功能分析的目的是从完成功能的角度而不是从技术的角度分析系统、子系统和部件。该过程包括裁剪(trimming)，即研究每一个功能是否必需，如果必需，系统中的其他元件是否可完成其功能。设计中的重要突破、本钱或复杂程度的显著降低往往是功能分析及裁剪的结果。假设在分析阶段问题的解已经找到，可以移到实现阶段。假设问题存在冲突，TRIZ中的创造原理、别离原理都是可用的工具，也可采用TRIZ中的其他方法，如效应知识库、ARIZ算法等。创造原理、别离原理、效应知识库和ARIZ算法等所得到的解往往是通解，是设计思路，问题的领域设计人员还需根据本领域的特点将其具体化，即找到问题的特解。所得到的原理解要通过评价确定是否满足要求，如果满足要求．那么进行后续的设计工作，反之，要对问题进行再分析。3汽车平安气囊汽车正面碰撞是造成交通事故65％伤亡的原因。平安气囊就是为了在汽车正面碰撞过程中最大限度的保护驾驶员及前排乘客。当驾驶员及乘客戴平安带时，平安气囊对人的保护效果应该最正确。但对很多装有平安气囊轿车的交通事故调查发现，平安气囊每保护20人，就有1人不能受其保护而死亡，而且死亡的人一般身体较矮，如儿童与妇女。3．1系统分析轿车是一个系统，平安气囊只是其中的子系统，该子系统简图如图8—2所示。汽车是气囊的超系统，碰撞物可能是另一辆汽车或其他物体。气囊装在气囊筒内，气囊简装在汽车方向盘前端。安装在汽车前端的传感器感受到汽车减速度信号，传给激发器并使气囊迅速膨胀并充满具有一定压力的气体，完全膨胀后，囊内压力要有所降低，气体的减振作用将保护碰撞到气囊上的司机或乘客。轿车平安气囊的功能是在汽车正面碰撞时保护司机与乘客，但目前的设计保护了身体高的司机与乘客，而有可能伤害身体矮的司机与乘客。其原因是身体矮的司机为了踩刹车及油门，身体较接近于方向盘，汽车碰撞时，气囊膨胀过程中，身体矮的司机可能碰上了气囊。膨胀过程中的气囊动能大，像是一个运动中的刚体，会伤害与其碰撞的司机。上身长、腿短的司机受伤害的可能性更大。妇女一般身体矮，儿童不仅身体矮而且经常不戴平安带，因此，容易受到伤害。设平安气囊与司机和乘客组成一个系统。平安气囊目前的设计保护大局部司机与前排乘客，但有可能伤害身体矮的司机与乘客。该设计可用如下的物质——场模型描述：气囊S2在机械能FM的作用下迅速膨胀保护了司机与乘客S1．1，却伤害了司机与乘客S1．2。这说明，原设计存在技术冲突。图中：FM指机械能；S1．1指身体较高的司机与乘客；S1．2指身体矮的司机与乘客；S2指气囊。如果要进行创新设计，其标志是要彻底的克服现设计中存在的冲突，即新的平安气囊不仅要保护身体较高的司机与乘客，又要保护身体较矮的司机与乘客。改良设计后的最终模型应该如图8—4所示。3．2技术冲突及消除美国政府有关部门曾建议减少平安气囊功率的方法解决该问题。所谓的功率定义为气囊的膨胀力与膨胀速度之积。减少该功率使气囊膨胀速度减慢，可以保护身体矮的司机与乘客，但汽车在高速运行时如果发生碰撞，所有身材的司机与乘客均高速前倾，可能要碰撞到方向盘、仪表盘或挡风玻璃上，从而受到伤害，膨胀速度慢的气囊并不能有效的保护他(她)们。如果按该方法进行设计，设计中的技术冲突：减少气囊功率可以减少其膨胀速度，减少司机、乘客与气囊碰撞所造成的伤害；但汽车高速行驶过程的碰撞，由于气囊未能及时膨胀将会带来更多的伤害。如图8—5所示。图中S3是指方向盘、仪表盘或挡风玻璃等。无论是原始设计还是改良建议，都存在技术冲突。现将技术冲突标准化并应用冲突矩阵确定可用的创造原理，通过这些创造原理去发现消除冲突的根本思路。冲突的一方是要改变气囊的膨胀速度，以保护一局部司机与乘客；另一方是速度的改变使另一局部司机与乘客受到伤害。这一技术冲突可用39个标准工程参数中的第15及第31个参数描述。No．15运动物体作用时间：物体完成规定动作的时间及效劳期。两次误动作之间的时间也是作用时间的一种度量。No．3l物体产生的有害因素：有害因素将降低物体或系统的效率或完成功能的质量。这些有害因素是由物体或系统操作的一局部而产生的。由冲突矩阵可以查出，可用创造原理序号为：21、39、16和22。1)No．21紧急行动：以最快的速度完成有害的操作。加快而不是减小气囊的膨胀速度，当完全膨胀后才出现身体矮的司机或乘客与其碰撞的可能，那么能保护所有的司机或前排乘客。2)No．39惰性环境：用惰性环境代替通常环境。在汽车碰撞过程中对人的伤害是由于膨胀过程中的气囊动能的作用，使其像一个刚体，如果某种物质能够软化气囊外表，使碰撞处于惰性的环境，就可保护司机与乘客。3)No．16未到达或超过的作用：如果1m％到达所希望的效果是困难的，稍微未到达或稍微超过预期的效果将大大简化问题。气囊体积减少，功率增加，使其迅速膨胀，可以保护司机与乘客。4)No．X变有害为有益a)利用有害因素，特别是对环境有害的因素，获得有益的结果；b)通过与另一种有害因素结合消除一种有害因素；c)加大一有害因素的程度使其不再有害。增加气囊的膨胀速度，当其完全膨胀后司机或乘客才可能与气囊碰撞。表8—1是采用创造原理消除技术冲突的一个总结。表8—1所示的消除技术冲突的方法已给出了平安气囊改良设计根本思路，或已完成了概念设计的初步内容。根据这些思路，领域专家(平安气囊设计人员)可根据本企业设计与生产平安气囊的实际或根据可实现的能力进一步完善已提出的概念，画出工作原理简图及实现简图，完成概念设计。创造原理序号与名称消除技术冲突的方法No．21紧急行动加快而不是减小气囊的膨胀速度，当完全膨胀后才出现身体矮的司机或乘客与其碰撞的可能，那么能保护所有的司机或前排乘客No．39惰性环境在汽车碰撞过程中对人的伤害是由于膨胀过程中的气囊的动能作用，使其像一个刚体，如果某种物质能够软化气囊外表，使碰撞处于惰性的环境，就可保护司机与乘客No．16未到达或超过的作用气囊体积减少，功率增加，使其迅速膨胀，可以保护司机与乘客No．22变有害为有益增加气囊的膨胀速度．当其完全膨胀后司机或乘客才可能与气囊碰撞4织物印花操作装置图8—6是织物印花操作装置原理图：该装置由橡胶辊、图案辊，染料溶液、染料槽及刀片组成，橡胶辊与图案辊处于旋转状态，并驱动待印花织物运动。待印花织物通过橡胶辊与图案辊之间时，由于橡胶辊对图案辊的压力，使图案辊的图案凹陷处出现真空，真空使染料溶液吸附到织物上，从而完成印花的功能。本装置的制品是印花织物，织物被两辊子驱动的线速度与织物本钱有直接的关系。线速度越高，生产率越高，织物本钱越低，设备的生产能力越高，这是任何企业都需要的。但提高线速度时，织物上图案的颜色深度降低，即制品质量降低。如何即提高织物的线速度，又不降低制品质量，是改良图8—6装置的设计应考虑的问题。传统的改良设计有如下两种概念：1)增加图案辊凹陷局部的深度，能容纳更多的染料溶液，使高速运动的织物能吸附更多的染料溶液。实验说明实施这种概念是不成功的.2)降低染料溶液的粘度，使其在真空状态下更容易被吸附到高速运动的织物上去。但由于溶液粘度降低后，溶液中的溶质减少，尽管织物上吸附的溶液增加，但枯燥后织物上所剩溶质减少，导致图案颜色深度降低。上述两种概念均未成功。现采用TRIZ对该装置进行改良设计。4．1问题分析选择关键问题如图8—7所示。2．确定有用功能UF、制品及工具。1)有用功能UF：提高生产率。2)制品：印上花的织物。3)工具：织物印刷操作装置。装置的线速度直接影响到织物上染料溶液的吸附量。3．确定有害功能HF、制品及工具1)有害功能HF：减少溶液的吸附量。2)制品：印上花的织物。3)工具：织物印刷操作装置。当装置的线速度增加时，织物上的染料吸附量减少。4．发现有用功能及有害功能的通用局部织物与织物印刷操作装置是有用及有害功能的通用局部。5．用图形表示冲突(图8—8)织物线速度增加，导致生产率提高，即有用功能得到加强，但这种加强减少了溶液的吸附量，即产生了有害功能。7．建立初始功能冲突IC—1(FunctionallnitialContradiction)IC一1：假设线速度大大增加，那么(十)将获得高的生产率，但(—)颜色深度将大大降低。8．关键问题的反问题假设线速度降低到低于通常的速度以下，(—)生产率将低于一般所希望的水平，但(十)颜色深度不会降低到通常水平以下。9．用图形表示反问题(图8—10)10．建立反问题的初始功能冲突IC—2IC—2：假设线速度低于通常的速度，那么(十)将消除颜色深度降低，但生产率将降低。11．问题的定义一个由织物印刷装置及织物组成的技术系统将增加织物线速度。IC—1：假设线速度大大增加，那么(十)将获得高的生产率，但(—)颜色深度将大大降低。IC—2：假设线速度低于通常的速度，那么(十)将消除颜色深度降低，但生产率将降低。在尽可能少地改变系统的条件下，(十)增加线速度，又不使织物颜色深度降低。4．2伪冲突及解1．伪冲突(PFC)的建立织物印刷操作装置应提高工作的线速度，以提高生产率，同时要保证织物的颜色深度。2．试用冲突解决矩阵解决该冲突选那么标准工程参数表示上述冲突。要改变的特性：速度(No．9)不希望的结果：运动物体的质量(No．1)由冲突解决矩阵查出：No．11、No．35、No．27及No．28是推荐的创造原理。(1)No．11预补偿采用预先准备好的应急措施补偿物体相对较低的可靠性。由该原理得到的可能解为：1)因为颜色深度随织物线速度的提高而降低，可能通过对织物进行化学预处理，改变织物对染料溶液在高速运动时的吸附性。2)可以在染料溶液中增加添加剂，改变溶液被高速运动的织物的吸附能力。(2)No．35参数变化改变物体的物理状态，使物体在气态、液态和固态之间变化；改变物体的浓度或粘度；改变物体的柔性；改变温度。由该原理得到的可能解为：1)应用原理11已改变过织物或染料溶液的物理状态。2)目前的织物是由50％的棉花、50％的聚酯组成的。因为聚；酯对溶液的吸附能力差，为了增加其对溶液的吸附能力，织物可以变为由100％的棉花组成。棉花的本钱高于聚酯，因此，织物成份含量的改变将改变最终制