發(fā)明物理矛盾與技術(shù)矛盾解決原理

1、發(fā)明物理矛盾與技術(shù)矛盾解決原理1第1頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二理論基礎(chǔ)沖突分析40條發(fā)明創(chuàng)新原理建議方案物質(zhì)場分析ARIZ算法分析76個標準解需求功能分析效應(yīng)知識庫 技術(shù)系統(tǒng)進化模式問題分析分析工具基于知識的工具結(jié)論矛盾矩陣2回顧：TRIZ法體系結(jié)構(gòu)2第2頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二3系統(tǒng)進化S曲線3第3頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二4.1 矛盾的概念及分類4.2 物理矛盾及其解決原理4.3 技術(shù)矛盾及其解決原理4.4 矛盾矩陣及其應(yīng)用4.4.1 矛盾矩陣的構(gòu)造4.4.2 矛盾矩陣的應(yīng)用4.4.3 技術(shù)矛

2、盾解決方法實際應(yīng)用舉例4.5 TRIZ法技術(shù)矛盾和物理矛盾解的基本思路4.6 40條發(fā)明創(chuàng)新原理的使用竅門44第4頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二矛盾普遍存在于各種產(chǎn)品或技術(shù)系統(tǒng)中。技術(shù)系統(tǒng)進化過程就是不斷解決系統(tǒng)所存在矛盾的過程。矛盾的類型54.1 矛盾的概念及分類5第5頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二所謂物理矛盾是指為了實現(xiàn)某種功能，一個子系統(tǒng)或元件應(yīng)具有某種特性，但該特性出現(xiàn)的同時會產(chǎn)生與此相反的不利或有害的后果。64.2 物理矛盾及其解決原理物理矛盾一般來說有兩種表現(xiàn)：一是系統(tǒng)中有害性能降低的同時導(dǎo)致該系統(tǒng)中有用性能的降低；二是系統(tǒng)中

3、有用性能增強的同時導(dǎo)致該系統(tǒng)中有害性能的增強。飛機的機翼大小，起飛大，飛行小手機大小，攜帶小，顯示屏和鍵盤大一塊菜地，要全部種白菜，又要全部種蘿卜。6第6頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二7常見的物理矛盾解決物理矛盾就是要滿足雙方相反的要求。7第7頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二序解決方法應(yīng)用舉例1矛盾特性的空間分離用齒形帶進行運動傳遞可降低因齒輪嚙合運動產(chǎn)生的噪聲。2矛盾特征的時間分離折疊式自行車在行走時體積大，在儲存時因折疊體積變小。3不同系統(tǒng)或元件與另一系統(tǒng)相連軋鋼時，傳送帶上的鋼板首尾相連，使鋼板端部保持一定溫度。4將系統(tǒng)改為反系統(tǒng)，或

4、將系統(tǒng)與反系統(tǒng)相結(jié)合為防止?jié)櫥到y(tǒng)滲漏，常采用密封裝置。5系統(tǒng)作為一個整體具有特性+B，其子系統(tǒng)具有特性B鏈條與鏈輪組成的傳動系統(tǒng)是柔性的，但每個鏈節(jié)卻是剛性的。8物理矛盾的表示方法（11種）8第8頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二序解決方法應(yīng)用舉例6微觀操作為核心的系統(tǒng)微波爐可代替電爐加熱食物。7系統(tǒng)中一部分物質(zhì)的狀態(tài)交替變化液化氣：運輸時氧氣處于液態(tài)，使用時處于氣態(tài)8由于工作條件變化使系統(tǒng)從一種狀態(tài)向另一種狀態(tài)過渡形狀記憶合金管接頭在低溫下很容易安裝，而常溫下不會松開。9利用狀態(tài)變化所伴隨的現(xiàn)象一種輸送冷凍物品裝置的支撐部件是由冰制成的，在冷凍物品融化過程中能最大限

5、度地減少摩擦力。10用兩相的物質(zhì)代替單相的物質(zhì)拋光液可由一種液體與一種粒子混合組成。11通過物理作用及化學(xué)反應(yīng)使物質(zhì)從一種狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)為了增加木材的可塑性，可將木材注入含有鹽的氨水。9物理矛盾的表示方法（11種表示法）（續(xù)）9第9頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二2.時間分離將矛盾雙方分離在不同的時間，以降低解決問題的難度。當系統(tǒng)矛盾雙方在某一時間只出現(xiàn)一方時，時間分離是可能的。將飛機機翼設(shè)計成可調(diào)的活動機翼，以適應(yīng)在飛行中各個時間段的不同要求。又如為了解決用電高峰期電能緊缺的矛盾，進行時間分離，用電低峰時降低電價，鼓勵人們低峰時間用電。物理矛盾的表示方法（11

6、種表示法可由四個原理表述）1.空間分離將矛盾雙方分離在不同的空間，以降低解決問題的難度。當系統(tǒng)矛盾雙方在某一空間只出現(xiàn)一方時，空間分離是可能的。測量海底時，將聲納探測器與船體空間分離，用以防止干擾，提高測試精度。又如在快車道上方建立人行天橋，車流和人流各行其道，實現(xiàn)空間的分離。10第10頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二4.整體與部分分離將矛盾雙方在不同的層次分離，以降低解決問題的難度。當系統(tǒng)矛盾雙方在系統(tǒng)層次只出現(xiàn)一方時，整體與部分分離是可能的。固定電話矛盾：人打電話不能離開，又需要離開電線與主機連在一起。機械系統(tǒng)的替代，電磁場子母機11物理矛盾的表示方法（4種表示法

7、）3.條件分離將矛盾雙方在不同的條件下分離，以降低解決問題的難度。當系統(tǒng)矛盾雙方在某一條件性下只出現(xiàn)一方時，條件分離是可能的。高臺跳水要求：水硬（防止運動員撞擊池底）水軟（防止運動員受傷）條件分離：采用物理參數(shù)改變水的密度，向游泳池的水中打入氣泡，降低水的密度，使水變得柔軟一些，防受傷11第11頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二1.矛盾元素是通用工程參數(shù)，不同的設(shè)計條件對它提出了完全相反的要求。例如，對于建筑領(lǐng)域，墻體的設(shè)計應(yīng)該有足夠的厚度以使其堅固。同時，墻體又要盡量薄以使建筑進程加快并且總重比較輕。2.矛盾元素是通用工程參數(shù)，不同的工況條件對它有著不同的要求。例如，

8、某個裝置要實現(xiàn)溫度達到100，又要實現(xiàn)溫度達到200 ；燈泡的功率既要是25W，又要是100W。3.矛盾元素是非工程參數(shù)，不同的工況條件對它有著不同的要求。例如，冰箱的門既要經(jīng)常打開，又要經(jīng)常保持關(guān)閉；道路上既要有十字路口，又要沒有十字路口；歌詠比賽的獎項既要設(shè)立得多，又要設(shè)立得少等。12物理矛盾的類型12第12頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二這是古時候的一個神話故事。有一次土地爺外出，臨行前囑咐他的兒子替他在土地廟“當值”，并且一定要把前來祈禱者的話記下來。他走后，前前后后來了四個祈禱者一位船夫祈禱趕快刮風(fēng)，以便乘風(fēng)遠航；一位果農(nóng)祈禱別刮風(fēng)，避免把快成熟的果子給刮下

9、來；一個種地的農(nóng)民祈禱趕緊下雨，以免耽誤播種的季節(jié)；一位商人祈禱千萬別下雨，以便趁著好天氣帶著大量的貨物趕路。這一下子可難住了土地爺?shù)膬鹤?，他不知該怎么辦才能滿足這些人們的彼此不同的要求，只好把所有祈禱者的話都原封不動地記了下來。13案例1 土地爺?shù)恼軐W(xué)13第13頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二很快，土地爺回來了，看了兒子的記錄，哈哈一笑說，別愁眉苦臉了，照我的辦法做就是了，肯定能滿足他們各自的要求。土地爺提筆在上面批了四句話：刮風(fēng)莫到果樹園，刮風(fēng)河邊好行船；白天天晴好走路，夜晚下雨潤良田。如此一來，四個不同的祈禱都如愿以償、皆大歡喜。其實，土地爺?shù)那皟删湓捳f的是風(fēng)的

10、“空間分離”，后兩句話說的是雨的“時間分離”。14案例1 土地爺?shù)恼軐W(xué)續(xù)空間分離時間分離14第14頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二空間分離案例折彎槍15第15頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二時間分離16第16頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二分析問題：燃具工作時燃氣的輸入大小希望可控，從而減少能源的浪費。當加熱鍋時，應(yīng)加大燃氣輸入量，當鍋是空的或鍋不在位置時，應(yīng)僅輸入少量燃氣，起保溫或保持爐火燃燒的功能。物理矛盾提取：根據(jù)條件的不同，希望燃氣 輸入可大可小，構(gòu)成物理矛盾。17案例3 燃灶燃氣輸入控制17第17頁，共72

11、頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二使用分離原理中的條件分離原理來解決。根據(jù)鍋里食物的質(zhì)量進行分離。當鍋被取走或鍋內(nèi)食物較輕時，移動桿受彈簧推力向上移動，移動桿上的控制孔與輸氣管道上的孔幾乎封合，燃氣輸入會變小。2.當鍋內(nèi)裝有食物放在此燃具上時，移動桿受鍋的重力下移量增加，控制孔與主管上的孔口相連部分變大，輸氣量也隨之變大。18案例3 燃灶燃氣輸入控制續(xù)18第18頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二技術(shù)矛盾表現(xiàn)為：在一個子系統(tǒng)中引入一種有用功能后，會導(dǎo)致另一子系統(tǒng)產(chǎn)生一種有害功能，或加強了已存在的一種有害功能；一種有害功能會導(dǎo)致另一子系統(tǒng)有用功能的削弱；有用功

12、能的加強或有害功能的削弱使另一子系統(tǒng)或系統(tǒng)變得復(fù)雜。194.3 技術(shù)矛盾及其解決原理19第19頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二TRIZ法通過對百萬件專利的詳細研究，提出用39個通用工程參數(shù)來描述技術(shù)矛盾。在實際應(yīng)用時，首先要把組成矛盾雙方的性能用該39個通用工程參數(shù)來表示，這樣就將實際工程技術(shù)中的矛盾轉(zhuǎn)化為一般的標準的技術(shù)矛盾。TRIZ法研究人員在對全世界專利進行分析研究的基礎(chǔ)上，提出了40條解決技術(shù)矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理。這兩表是解決技術(shù)矛盾的關(guān)鍵。2039個通用工程參數(shù)與40個發(fā)明原理20第20頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二1.運動物體的重

13、量2.靜止物體的重量3.運動物體的長度4.靜止物體的長度5.運動物體的面積6.靜止物體的面積7.運動物體的體積 8.靜止物體的體積9.速度10.力 11.應(yīng)力或壓力 12.形狀 13.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性27.可靠性 28.測試精度 29.制造精度 30.物體外部有害因素作用的敏感性 31.物體產(chǎn)生的有害因素 32.可制造性 33.可操作性 34.可維修性 35.適應(yīng)性及多用性 36.裝置的復(fù)雜性 37.監(jiān)控與測試的困難程度 38.自動化程度 39.生產(chǎn)率14.強度 15.運動物體作用時間 16.靜止物體作用時間 17.溫度 18.光照度 19.運動物體的能耗20.靜止物體的能耗21.功率 22.能量損

14、失 23.物質(zhì)損失 24.信息損失 25.時間損失 26.物質(zhì)或事物的數(shù)量 2139個通用工程參數(shù)21第21頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二40個發(fā)明原理序號原理名稱 序號原理名稱序號原理名稱序號原理名稱No.1分割No.11預(yù)先應(yīng)急措施No.21緊急行動No.31多孔材料No.2抽取No.12等勢性No.22變害為利No.32改變顏色No.3局部質(zhì)量No.13逆向思維No.23反饋No.33同質(zhì)性No.4非對稱No.14曲面化No.24中介物No.34拋棄與修復(fù)No.5合并No.15動態(tài)化No.25自服務(wù)No.35參數(shù)變化No.6多用性No.16不足或超額行動No.

15、26復(fù)制No.36相變No.7套裝No.17維數(shù)變化No.27廉價替代品No.37熱膨脹No.8重量補償No.18振動No.28機械系統(tǒng)的替代No.38加速強氧化No.9增加反作用No.19周期性動作No.29氣動與液壓結(jié)構(gòu)No.39惰性環(huán)境No.10預(yù)操作No.20有效運動的連續(xù)性No.30柔性殼體或薄膜No.40復(fù)合材料22第22頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二TRIZ法解決問題流程大致分為四步：1.對待解決的實際問題作詳盡的分析并提取存在的矛盾，2.將該矛盾轉(zhuǎn)化為TRIZ法中的某種通用問題模型，3.利用TRIZ法工具得到TRIZ法提供的通用形式的解，4.把TRI

16、Z解具體化為針對該實際問題的具體解。234.4 矛盾矩陣及應(yīng)用23第23頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二矛盾矩陣是用39個通用工程特征參數(shù)組成的3939正方矩陣。該矩陣的行是按39個通用工程特性參數(shù)依次排列，代表工程參數(shù)需要改善的一方；該矩陣的列也是按39個通用工程特性參數(shù)依次排列，代表工程參數(shù)可能引起惡化的一方。矩陣元素用Mi-j表示，其下標i表示該元素的行數(shù)，下標j表示該元素的列數(shù)。244.4.1 矛盾矩陣的構(gòu)造24第24頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二由于矛盾不可能由自身造成，行與列號相同（i=j）的矩陣元素Mi-j為空集，用“”表示；

17、若ij時，矩陣元素為空集，指這兩個特征參數(shù)間不構(gòu)成矛盾，或是存在矛盾但尚未找到適合的解，用“”號表示；若ij時，矩陣元素Mi-j為非空集，其數(shù)值為解決所在的行與列通用工程特征參數(shù)所產(chǎn)生的技術(shù)矛盾的相關(guān)發(fā)明創(chuàng)新原理的編號，可在技術(shù)矛盾矩陣表中找到。25第25頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二4.4.1 技術(shù)矛盾矩陣表（局部）26技術(shù)矛盾矩陣表（局部）26第26頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二第一步，分析問題，找出可能存在的技術(shù)矛盾，最好能用動賓結(jié)構(gòu)的詞來表示矛盾。第二步，針對具體問題確認一到幾對技術(shù)矛盾，并將矛盾的雙方轉(zhuǎn)換成技術(shù)領(lǐng)域的有關(guān)術(shù)語，進

18、而根據(jù)有關(guān)術(shù)語在TRIZ提供的39個通用工程特性參數(shù)中選定相應(yīng)的工程參數(shù)。第三步，按照相矛盾的通用工程參數(shù)編號i和j，在矛盾矩陣中找到相應(yīng)的矩陣元素Mi-j，該矩陣元素值表示40條發(fā)明創(chuàng)新原理的序號，按照該序號找出相應(yīng)的原理供下一步使用。第四步，根據(jù)已找到的發(fā)明創(chuàng)新原理，結(jié)合專業(yè)知識，尋找解決問題的方案。一般情況下，解決某技術(shù)矛盾的發(fā)明原理不止一條，應(yīng)該對每一條相應(yīng)的原理作解決技術(shù)矛盾方案的嘗試。第五步，如果第四步的努力沒有取得較好的效果，就要考慮初始構(gòu)思的技術(shù)矛盾是否真正表達了問題的本質(zhì)，是否真正反映了針對問題創(chuàng)新改進的方向。應(yīng)重新設(shè)定技術(shù)矛盾，并重復(fù)上述工作。274.4.2 技術(shù)矛盾矩陣的

19、應(yīng)用27第27頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二每一分鐘都有幾十塊隕石撞擊到地球上。由于對隕石成分和結(jié)構(gòu)的分析能提供更多關(guān)于太陽系的信息，所以科學(xué)家需要獲得更多的隕石。但區(qū)分隕石和普通巖石很困難，必須耗費大量的時間在地球表面將隕石挑揀出來，但往往僅能得到約百萬分之一。這就產(chǎn)生了技術(shù)矛盾，即必須尋找大量隕石，但會大大增加尋找的時間。改善的通用工程參數(shù)是37（監(jiān)控和測試的困難程度）：為了得到隕石，必須對地面上所有的石塊進行分析；惡化的通用工程參數(shù)是將耗費大量時間即25（時間損失）。因此本例子的技術(shù)矛盾是“監(jiān)控和測試的困難程度vs時間損失”。28提取技術(shù)矛盾對：隕石撞地球28

20、第28頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二在射擊運動員的訓(xùn)練中需要有供練習(xí)的靶標，當運動員擊中靶標后，靶標破裂成大量的碎片落到地面上，難以打掃。這個問題的技術(shù)矛盾初始可表述為：具有一定體積的飛行靶標對射擊運動員的訓(xùn)練是必要的，但靶標碎片又將地面弄臟亂。改善的通用工程參數(shù)是：希望增大靶標體積（序號7運動物體的體積）惡化的通用工程參數(shù)是：靶標碎片對地面產(chǎn)生作用（序號31物體產(chǎn)生的有害因素）的矛盾。因此本例子的技術(shù)矛盾是：“運動物體的體積VS物體產(chǎn)生的有害因素”。29提取技術(shù)矛盾對：射擊場打掃29第29頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二技術(shù)矛盾解決方法的

21、步驟：步驟一 分析問題，發(fā)現(xiàn)矛盾。步驟二 根據(jù)TRIZ，表述矛盾。 采取某項措施時,矛盾對中的一個參數(shù)變優(yōu), 另一個參數(shù)變劣。步驟三 對照工具，得出解法。 在矩陣表中尋找該矛盾對的解決辦法。步驟四 針對問題，構(gòu)思設(shè)計。 回到具體技術(shù)系統(tǒng)，解決具體問題。304.4.3 技術(shù)矛盾解決方法實際應(yīng)用舉例30第30頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二分析：取杏仁時必須去殼，現(xiàn)用錘砸或用機械方式壓碎。制造性能好但產(chǎn)品的形狀不好。查39個通用工程參數(shù)，得出32（可制造性）和12（形狀）之間有技術(shù)矛盾。TRIZ法求解：查3939 矛盾矩陣，得出可用的發(fā)明創(chuàng)新原理為1（分割與切割）、28（

22、機械系統(tǒng)的替代）、13（反向）和27（用廉價而壽命短的替代昂貴而壽命長的物體）。分析改進的具體技術(shù)方案：分割意味要把殼完全分開，機械系統(tǒng)的替代意味要用另一種系統(tǒng)，反向意味應(yīng)從里向外加力。在密閉容器內(nèi)加入高壓空氣，突然降壓，杏仁內(nèi)的空氣膨脹，立刻打開杏仁殼。為了得到高壓，可用高壓空氣，也可加熱容器使氣壓升高。類似的技術(shù)問題：開雞蛋殼，開蠶豆殼，開核桃。31應(yīng)用舉例1：開啟果殼31第31頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二32應(yīng)用舉例：升降定位式燃氣灶32第32頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二步驟一: 分析問題，發(fā)現(xiàn)矛盾如圖所示,家用燃氣灶具和鍋是一

23、個小型技術(shù)系統(tǒng), 在功能域?qū)用妫喝細馊紵a(chǎn)生熱量,熱量傳導(dǎo)到鍋和抵御外界干擾三項功能。在物理域?qū)用?由被加熱的鍋,支鍋的支架,燃燒火焰和燃燒器四部分組成。物理域的四大部分保證功能域的最優(yōu)實現(xiàn)。在現(xiàn)有燃氣灶中，燃氣的燃燒一般比較充分，不必做大的調(diào)整。而應(yīng)該在以下三個方面提出創(chuàng)新措施：1，由于鍋底的形狀和大小不同，鍋底接觸火焰的程度不同，影響加熱效率。2，并且家用燃氣灶是一個開放的系統(tǒng)，外界環(huán)境氣流會影響火焰的穩(wěn)定性。3，外界環(huán)境氣流會帶走一部分燃燒熱。3333第33頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二步驟二：根據(jù)TRIZ法，表述矛盾第一對矛盾：現(xiàn)有結(jié)構(gòu)鍋底與燃燒器的距離隨鍋

24、底的尺寸和形狀不同而變，火焰不能以最優(yōu)的方式把熱量傳給鍋。查TRIZ，得到通用工程參數(shù)32（可制造性）和22（能量損失）之間構(gòu)成矛盾對。第二對矛盾：燃氣灶的火焰長，外界氣流影響火焰的穩(wěn)定，造成系統(tǒng)對環(huán)境有害因素的高度敏感和火焰靜尺寸變化的矛盾。是通用工程參數(shù)30（物體外部有害因素作用的敏感性）和4（靜止物體的長度）之間的矛盾。第三對矛盾：燃氣灶是開放的技術(shù)系統(tǒng)，環(huán)境里空氣會與系統(tǒng)內(nèi)熱氣進行交換帶走熱量。從而構(gòu)成35（適應(yīng)性及多樣性）和22（能量損失）的矛盾。34由于鍋底的形狀和大小不同，鍋底接觸火焰的程度不同，影響加熱效率。并且家用燃氣灶是一個開放的系統(tǒng)，外界環(huán)境氣流會影響火焰的穩(wěn)定性。外界環(huán)

25、境氣流會帶走一部分燃燒熱。34第34頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二步驟三：對照工具，得出解法通用工程參數(shù)運動物體重量靜止物體重量運動物體長度能量損失123221運動物體重量+15, 8, 29,342靜止物體重量+3運動物體長度8, 15, 29, 34+32可制造性19，3535第一對矛盾：通用工程參數(shù)32（可制造性）和22（能量損失）查矛盾矩陣，得到解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理是19（周期性作用原理）和35（參數(shù)變化）。兩個發(fā)明創(chuàng)新原理結(jié)合一起思考，可以得到鍋底與燃燒器之間應(yīng)該解決尺寸周期性變化時保持穩(wěn)定距離的問題。由于鍋底的形狀和大小不同，鍋底接觸火焰的程度不同，影

26、響加熱效率。解決辦法：采用發(fā)明創(chuàng)新原理19和35的組合，隨鍋底尺寸和形狀的變動，鍋底與火焰的距離基本不變。采用支架可移動或者火焰可移動的方法。本例的發(fā)明專利采用了燃燒器可隨鍋底升降的方法。35第35頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二步驟三：對照工具，得出解法通用工程參數(shù)運動物體重量靜止物體重量運動物體長度靜止物體長度12341運動物體重量+15, 8, 29,342靜止物體重量+3運動物體長度8, 15, 29, 34+30物體外部有害因素作用的敏感性1，1836第二對矛盾：通用工程參數(shù)30（物體外部有害因素作用的敏感性）和4（靜止物體的長度）之間的矛盾。查矛盾矩陣，對

27、應(yīng)解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理為1（分割與切割）和18（利用機械振動）。分割與切割的原理在這里理解為把火焰分為細小區(qū)域，利用機械振動在此不適合。并且家用燃氣灶是一個開放的系統(tǒng)，外界環(huán)境氣流會影響火焰的穩(wěn)定性。解決辦法：應(yīng)把火焰分割成細小區(qū)域，增加穩(wěn)定性。用陶瓷紅外燃料器代替普通燃燒器噴頭，設(shè)置幾十個小孔為燃燒孔，燃燒充分穩(wěn)定。36第36頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二步驟三：對照工具，得出解法通用工程參數(shù)運動物體重量靜止物體重量運動物體長度能量損失123221運動物體重量+15, 8, 29,342靜止物體重量+3運動物體長度8, 15, 29, 34+35適應(yīng)性及多樣性1

28、,15,1837第三對矛盾： 35（適應(yīng)性及多樣性）和22（能量損失）的矛盾查矛盾矩陣，所示的解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理編號18、15、1,分別是利用機械振動、動態(tài)化和分割與切割。利用機械振動在此不適合，分割與切割可以把燃氣灶系統(tǒng)和外界環(huán)境分離開來，而且應(yīng)該是動態(tài)可變的。外界環(huán)境氣流會帶走一部分燃燒熱。解決辦法：在支架上設(shè)置金屬保溫圈罩，隨鍋底變化可取用不同大小的保溫圈罩。本例考慮操作方便，只采用了一件保溫圈罩。37第37頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二升降式燃氣灶具的設(shè)計符合公理設(shè)計的第一公理，即獨立公理。功能要求和設(shè)計要素實現(xiàn)了一一對應(yīng)。A）保證燃燒穩(wěn)定。應(yīng)用蜂窩狀紅

29、外燃燒器。該燃燒器由陶瓷塊拼接而成，每塊上有若干通孔，火焰分割成細小狀態(tài)。B）保證鍋底到火焰器的距離。應(yīng)用可升降式的燃燒器，用杠桿重錘組合動作，用定距U環(huán)控制。C）減少環(huán)境干擾。應(yīng)用一定型面的保溫圈，分割燃燒系統(tǒng)和環(huán)境，達到提高鍋底吸熱量。本創(chuàng)新原理圖只完成了普適性設(shè)計方法中的第二步即方案設(shè)計。尚有整體設(shè)計和詳細設(shè)計沒有進行，對下面的設(shè)計工作，采用普適性設(shè)計方法會收到較好的效果。3838第38頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二纖維織成的防彈衣用于保護執(zhí)法人員和軍事人員免于遭受手槍子彈的襲擊。纖維織成的防彈衣由于有多層纖維結(jié)構(gòu)層，具有層疊式結(jié)構(gòu)。纖維在結(jié)構(gòu)層內(nèi)相互以適當?shù)?/p>

30、角度定向排列。為了使纖維織成的防彈衣具有足夠的防護能力，這種防彈衣必須具有足夠的厚度，增加防彈衣的厚度會使其重量增加，靈活性降低。此外，使用這種厚厚的防彈衣的人員也不能充分通風(fēng)。換句話說，較厚的防彈衣穿著時不太方便。由此定義技術(shù)矛盾：增加運動物體的長度（防彈衣的厚度）會降低操作流程的方便性（防彈衣的舒適性）。39應(yīng)用舉例2：防彈衣39第39頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二通過查詢39X39矛盾矩陣，得知可能的解集是M3-33=15，29，35，4四個發(fā)明創(chuàng)新原理。應(yīng)用第4號增加不對稱性原理，將物體的對稱形式變?yōu)椴粚ΨQ形式。使防彈衣的纖維呈不對稱定向排列。每層纖維以相對

31、于前一層作20 70范圍的不同角度旋轉(zhuǎn)，將纖維織各層間制造成定向轉(zhuǎn)動的排列形式。沿子彈飛行方向排列的大部分纖維可以確保防彈衣在受子彈沖擊的方向具有更高的強度。防彈衣的厚度和重量減小了。通過減小防彈衣的厚度提高了其舒適性，同時不會降低防彈衣的保護效果。40第40頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二應(yīng)用舉例(四)：鈑金件零件圖a所示為某一鈑金件零件圖，在折彎前其展開圖如圖b所示。折彎加工時，由于拐角處會產(chǎn)生局部的塑性變形，其尺寸（H-P）很難保證。應(yīng)用TRIZ法，分析找出該技術(shù)矛盾的一對工程參數(shù)，由矛盾矩陣找出解決問題的相應(yīng)發(fā)明創(chuàng)新原理，再求具體解。41341第41頁，共72

32、頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二問題分析1.首先考慮到該鈑金件的形狀是其重要的工程特征，對照39個通用工程參數(shù)，其序號為12。又在折彎加工過程中，由于變形尺寸不易保證，其通用工程參數(shù)為32號，即可制造性。2.第12和第32通用工程參數(shù)構(gòu)成本問題的一對技術(shù)矛盾，在矛盾矩陣中找到第12行第32列矩陣元素，得 M12-32=1,17,32,28,其相應(yīng)的發(fā)明創(chuàng)新原理分別為1號分割與切割、17號維數(shù)變化、32號顏色變化、28號機械系統(tǒng)替代。3.分析該工程實際問題，第32號和第28號發(fā)明創(chuàng)新原理與本問題無關(guān)，擬采用1號和17號發(fā)明創(chuàng)新原理來解決本問題。4.如圖 c所示，通過局部切除部分材

33、料的方法，對鈑金件展開圖拐角處切割一個斜槽，避免折彎過程中拐角處材料塑性變形所導(dǎo)致的尺寸精度的變化，以此解決了本問題的技術(shù)矛盾。4242第42頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二應(yīng)用舉例(六)：清除飛機跑道上的積雪分析問題：下大雪后，要及時清除飛機跑道上的積雪。傳統(tǒng)上消除道路上的積雪可采用加助融劑的方法，但此法不適于飛機跑道，因為雪融化后的水分會對飛機在跑道上的行駛安全構(gòu)成威脅?？梢匀缦聢D所示，用裝在汽車上的強力鼓風(fēng)機產(chǎn)生的空氣流來驅(qū)趕積雪。但積雪量大的時候效果并不明顯，必須加大氣流的流量和壓力，需要大的動力。現(xiàn)如何解決此技術(shù)難題。433443第43頁，共72頁，2022

34、年，5月20日，18點34分，星期二解決方案TRIZ法提供了40條發(fā)明創(chuàng)新原理。可以不強求構(gòu)造矛盾對，而直接從40條發(fā)明創(chuàng)新原理中尋找答案。聯(lián)想比較目前經(jīng)常見到的鏟除物件的辦法，如用沖擊鉆開挖馬路路面，用嘴突然吹氣去除理發(fā)后留在頸項上的頭發(fā)，用手拍打地毯去除地毯中的灰塵，可采用40條發(fā)明創(chuàng)新原理中的第19條“周期性作用原理”來實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計。只要在鼓風(fēng)機上加裝脈沖裝置，使空氣按脈沖方式噴出，就能有效地把積雪吹離跑道。還可以優(yōu)化選用最佳的脈沖頻率、空氣壓力和流量。工程實際證明，脈沖氣流除雪效率是連續(xù)氣流除雪的兩倍。4444第44頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二應(yīng)用舉例(七

35、)：TRIZ開口扳手改進設(shè)計右圖是一種開口扳手的示意圖。圖中扳手在外力的作用下擰緊或松開一個六角螺母或螺釘。由于螺母或螺釘?shù)氖芰械絻蓷l棱邊，容易產(chǎn)生變形，而使螺母或螺釘擰緊或松開困難。為了解決這一問題，就必須減少扳手開口與螺母側(cè)面之間的間隙，甚至達到零間隙。這就要求提高螺母和扳手開口的尺寸精度，給螺母和扳手的制造帶來困難。45545第45頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二解決方案首先從39個通用工程參數(shù)中選擇并確定技術(shù)矛盾的一對特性參數(shù)：質(zhì)量提高的參數(shù)：物體產(chǎn)生的有害因素（No.31）變小，即不會壓壞棱邊。帶來負面影響的參數(shù)：可制造性（No.32）變差，即要求扳手與

36、螺母側(cè)邊無間隙。由矛盾矩陣確定可用發(fā)明創(chuàng)新原理M31-32=4,17,34,26,即：No.4 不對稱No.17 維數(shù)變化No.34 拋棄和修復(fù)No.26 復(fù)制對No.17及No.4兩條發(fā)明創(chuàng)新原理的分析表明，扳手工作面的一些點要與螺母/螺釘?shù)膫?cè)面接觸，而不是與其棱邊接觸，就可解決該矛盾。4646第46頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二圖為美國專利USPatent5,406,868，該設(shè)計于1995年在美國獲得了專利。圖片雖不清晰，但完全可以明白其原理。4747第47頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二應(yīng)用舉例(八)：信封開封設(shè)計應(yīng)用背景：文具店出

37、售信封的樣式如下圖，不同大小和格式的信件或文檔有與之相匹配的信封。大頁面的文件可用比其稍大些的信封封裝以便拆開。人們往往認為撕開膠粘的信封是很快捷方便的，但是，這種方法通常會把信封內(nèi)的文件撕壞或使信封開口變粗糙。如果借助某種輔助工具在剪開前抖動信封，就可既不損壞文件又獲得好看的開口。但是，該方法給用戶帶來了不便。因此，設(shè)計一種能又快又可靠地拆開的信封很有必要。48648第48頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二1.問題描述： 怎樣用最少的時間安全快捷地取出信封內(nèi)的文件或資料。2.解決思路和關(guān)鍵步驟：節(jié)約拆信時間與降低拆信的可靠性之間的矛盾，該矛盾是時間節(jié)約導(dǎo)致拆信可靠性下

38、降，查矛盾矩陣表得M25-27=10,30,4,即以下發(fā)明創(chuàng)新原理：10：預(yù)加作用；30：采用柔性殼體或薄膜； 4：不對稱性；3.在上述三個原理中，重點考慮前兩個原理。A.發(fā)明創(chuàng)新原理10建議：1預(yù)置必要的動作、功能；2預(yù)先在方便的位置安置相關(guān)設(shè)備，使其在需要的時候及時發(fā)揮作用而不浪費時間；B.發(fā)明創(chuàng)新原理30建議：1使用柔性殼體或薄膜替代傳統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)；2使用柔性殼體或薄膜，將物體與環(huán)境隔離；4949第49頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二實際設(shè)計方案根據(jù)發(fā)明創(chuàng)新原理10和發(fā)明創(chuàng)新原理30建議的信封設(shè)計是通過封裝前于封蓋下放置拆封線或拆封條來實現(xiàn)。該方案已申報美國專利

39、，如圖所示。5050第50頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二應(yīng)用舉例（九）：飛機機翼的變革應(yīng)用背景：早期的飛機機翼都是平直的。最初是矩形機翼，很容易制作。但由于其翼端寬，會給飛機帶來阻力，嚴重地影響了飛機的飛行速度。之后開發(fā)出梯形翼，大大增加了飛機速度。然后，西方發(fā)達國家的噴氣式飛機先后上天。飛機開始進入噴氣式時代，其飛行速度迅速提高，很快接近音速。機翼上出現(xiàn)“激波”，使機翼表面的空氣壓力發(fā)生變化。但是同時飛機阻力驟然劇增，比低速飛行時大十幾倍甚至幾十倍，這就是所謂的“音障”。為了突破“音障”，許多國家都在研制新型機翼。德國人發(fā)現(xiàn)，把機翼做成向后掠的形式，像燕子的翅膀一

40、樣，可以延遲“激波”的產(chǎn)生，緩和飛機接近音速時的不穩(wěn)定現(xiàn)象。但是，向后掠的機翼比不向后掠的平直機翼，在同樣的條件下產(chǎn)生的升力小，這對飛機的起飛、著陸和巡航都帶來了不利的影響，浪費了很多燃料。能否設(shè)計一種適應(yīng)各種飛行速度，具有快慢兼顧特點的機翼呢？這成為當時航空界面臨的最大課題。51751第51頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二問題分析如何使用技術(shù)矛盾來分析該問題：速度提高和運動物體能耗增加之間的矛盾M9-19=8,15,35,38。綜合考慮后，選擇以下兩條發(fā)明創(chuàng)新原理：原理15：動態(tài)化原理35：參數(shù)變化改變飛機的飛行形態(tài)，既在不同的飛行狀態(tài)下得到不同的氣動外形，可以在很

41、大程度上節(jié)約不必要的能耗。根據(jù)原理35物體的參數(shù)變化結(jié)合原理15動態(tài)性給出的啟示，將飛機的機翼做成活動部件。起飛和降落過程中使用平直翼，在低速飛行中可得到較大的升力，從而縮短跑道的長度，借此節(jié)約了能量；而高速飛行過程使用三角翼可以輕易地突破音障，減輕機翼的受力，提高飛機在高速飛行強度，也降低了能量的消耗。5252第52頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二變后掠翼戰(zhàn)斗機實際應(yīng)用中，設(shè)計者設(shè)計成功了這種在當時是新型的F111變后掠翼戰(zhàn)斗轟炸機，這是世界是第一架應(yīng)用變后掠翼設(shè)計思想的飛機，而世界戰(zhàn)機家族又多了“變后掠翼戰(zhàn)斗機”這個新成員。F111戰(zhàn)斗機處在起飛階段，機翼呈平直狀

42、，獲得較大的升力，良好的低速特性，從而有效地解決了飛機在低速度狀態(tài)下速度與能量之間的矛盾。5353第53頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二變后掠翼戰(zhàn)斗機F111在云層之上高速飛行，兩翼后掠減小阻力，從而減小了能耗，延遲“激波”的產(chǎn)生，緩和飛機接近音速時的不穩(wěn)定現(xiàn)象，使飛機能夠達到更高的速度。該飛機可在不同的速度之下采用不同的后掠角，以適應(yīng)當前的飛行速度。5454第54頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二應(yīng)用舉例（十二）：免充氣空心輪胎應(yīng)用背景：徐州有位發(fā)明家通過觀察發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的自行車、殘疾人用車的輪胎都必須時常充氣；而一旦輪胎被意外戳破或刮破，就必

43、須立即修補和充氣，給日常生活帶了不便和煩惱。那用實心輪胎能解決這個問題嗎？的確可以。但實心輪胎如同飛機起落架輪胎一樣，不僅造價貴，還十分笨重。于是，該發(fā)明家想：能否發(fā)明一種既不需要充氣，又能在一定承重條件下保持較大彈性的輪胎呢？用TRIZ法來嘗試一下。對照39個通用工程參數(shù)，采用實心輪胎時參數(shù)27可靠性得到改善，而由于采取實心輪胎導(dǎo)致參數(shù)1運動物體的重量的惡化。特性參數(shù)27和特性參數(shù)1之間構(gòu)成矛盾對。通過查詢附錄A技術(shù)矛盾矩陣表得M27-1=3,8,10,40，對應(yīng)的發(fā)明創(chuàng)新原理為：原理3：局部質(zhì)量原理；原理8：質(zhì)量補償原理；原理10：預(yù)加作用原理；原理40：應(yīng)用復(fù)合材料原理。55855第55

44、頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二問題分析對照這四條發(fā)明創(chuàng)新原理，可以構(gòu)思出免充氣輪胎的方案。局部質(zhì)量原理：首先取消內(nèi)胎，只用外胎。在具體設(shè)計制造時，先用鋼絲包裹橡膠做成一個環(huán)形的框架，從框架的徑向截面看，是一個網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。在該環(huán)形框架表面再敷一層較厚的橡膠外胎層，就成為一只免充氣輪胎。采用鋼絲包裹橡膠符合原理40（應(yīng)用復(fù)合材料）。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，質(zhì)量即鋼絲和橡膠只分布在網(wǎng)狀的網(wǎng)線上，網(wǎng)線間的孔是空白的，符合原理3（局部質(zhì)量）。同時網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)線的布置以考慮能使輪胎承受壓力為主，符合原理8（質(zhì)量補償）和10（預(yù)加作用）。5656第56頁，共72頁，2022年，5月20日，

45、18點34分，星期二圖中三種輪胎，分別為充氣輪胎、實心輪胎和免充氣輪胎。實驗數(shù)據(jù)表明，免充氣自行車輪胎的壽命可超過充氣輪胎。在免充氣的自行車輪胎上扎若干小孔，根本不影響其正常工作。目前產(chǎn)品已經(jīng)行銷海內(nèi)外。A充氣輪胎B實心輪胎C免充氣輪胎5757第57頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二應(yīng)用舉例（十三）：折疊嵌套拖鞋與折疊方桌應(yīng)用背景：經(jīng)常出差、旅行的人們，希望能自帶一雙合腳的拖鞋，但由于拖鞋形狀的問題，放置于旅行箱很占地方。需要改善的通用工程參數(shù)是8靜止物體的體積，即拖鞋的體積要小。會損害的通用工程參數(shù)為12物體的形狀。查技術(shù)矛盾解決矩陣表得到解決方法 M8-12=7,2

46、,35，即發(fā)明創(chuàng)新原理：原理7：嵌套原理；原理2：分離與分開原理；原理35：參數(shù)變化原理。嘗試原理7。根據(jù)該原理，考慮讓拖鞋突出部分嵌套進拖鞋主體部分即鞋底。58958第58頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二圖為日本某設(shè)計師設(shè)計的便攜拖鞋。在組裝之前，拖鞋與普通鞋墊沒什么區(qū)別，可以很方便的塞進旅行箱，帶上五六雙也沒有問題。在使用時，只要將兩頭微微翹起的環(huán)狀邊緣向內(nèi)拉起并扣在一起，一雙漂亮的拖鞋就瞬間現(xiàn)身了。5959第59頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二折疊嵌套方桌同樣，可以設(shè)計出方便攜帶與存放的折疊嵌套桌，如圖。6060第60頁，共72頁，20

47、22年，5月20日，18點34分，星期二應(yīng)用舉例（十四）：醫(yī)藥箱版瑞士軍刀應(yīng)用背景：瑞士軍刀利用的是合并、折疊嵌套的多用途設(shè)計理念，對應(yīng)40條發(fā)明創(chuàng)新原理的第5條“合并原理”和第7條“嵌套原理”。同理，可以設(shè)計一套新型的緊急醫(yī)療用“瑞士軍刀”，如圖所示。只要將其部件一一打開，你就會發(fā)現(xiàn)這原來是一款微型醫(yī)藥箱創(chuàng)可貼、急救藥丸、消毒噴霧和哨子，小小的空間一點也不浪費，滿滿當當。正如依據(jù)該設(shè)計生產(chǎn)出的產(chǎn)品廣告中所寫：“移除的是刀光劍影的鋒利，留下的是滿滿的愛與和平”。6161第61頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二醫(yī)藥箱版瑞士軍刀是不是很有創(chuàng)意6262第62頁，共72頁，20

48、22年，5月20日，18點34分，星期二應(yīng)用舉例（十五）：自動伸縮的面板插座應(yīng)用背景：在日常生活中，有不少人都遇到過插座太遠、電器電源線太短的情況，在使用電吹風(fēng)、筆記本電腦時給人帶來姿勢或移動的不方便。如圖4.22A中女士使用電吹風(fēng)時受到電源線長度的限制不能方便的使用，并且還需留意以免扯出插頭。最直接的解決辦法是把各種電器的電源線都加長，保證長距離使用。不過對生產(chǎn)廠家來說電器的生產(chǎn)成本將提高，對用戶來說長電源線可能帶來放置和使用的不便。6363第63頁，共72頁，2022年，5月20日，18點34分，星期二問題分析嘗試用TRIZ法來解決此問題。即如果希望改善參數(shù)33可操作性，將導(dǎo)致參數(shù)26物質(zhì)或事物的數(shù)量消耗增多。查附錄A技術(shù)矛盾矩陣表得解決方法M33-26=12,35。發(fā)明創(chuàng)新原