应用TRIZ理论研究矩形扭簧优化设计
基于TRIZ理论的平衡轴密封改进设计
图1 悬架系统磨损漏油问题分析
图2 系统功能模型
图3 悬架系统因果分析
通过因果分析，确定了本系统问题产生的根本原
图4 物-场分析模型
系统的初始物-场模型，如图4所示。
根据系统初始物-场模型，确定系统的物
有害的完整模型。
对于此类型系统，必须保留或进一步扩大有益作用，并对有害作用设法予以消除。
一般以下方法：根据标准解中的S1.2.1
个场来抵抗有害作用，在泥沙堆积的平衡轴总成位置增加一个场，使得泥沙无法作用于密封件上，如图
图5 物-场分析解决方案
运用科学效应及知识库
科学效应是在科学理论的指导下，实施科学现象的结果，简单来说就是按照已有的科学知识规定的原理将输入量转化为输出量，用以实现相应的功能。
根据问题分析，确定了系统最主要的负面功能为泥沙和密封件的磨损，想要消除负面功能，需要实现的功能为消除接触。
提炼欲改变的系统功能：提高使用寿命
150-151.。
TRIZ理论与创新设计2分析
高速——快蹬，乘坐舒适——慢蹬。 链轮与链条制造以后，是脚踏板和车轮在空间
上分别开来，实现了增速一下解决了两对冲突。
时间分别案例：床
睡觉时大一点 搬运时小一点 不睡时不占空间
怎么办？
整体与局部的分别
手机小一点便于携带 手机大一点便于使用
TRIZ的五大关键概念
功能 资源 冲突〔冲突〕 技术系统进化 效应
其次节 TRIZ的理论体系
1 情景分析 2冲突解决原理 3物-场分析法 4技术系统进化理论 5解决制造问题的程序
1 情景分析
制造制造过程从提示和分析制造情境开 头。所谓制造情境，是指任何工程情境， 它突出某种不能令人满足的特点。
为了对正反两方面作用进展评价，承受 如下公式：
抱负化＝有用功能之和／有害功能之 和
怎样增加抱负化？
怎样增加抱负化？
抱负化＝有用功能之和／有害功能之和
增加有用功能
削减有害功能
最终抱负解〔IFR〕
Ideal final result TRIZ理论在解决问题之初，首先抛开各种客观
限制条件，通过抱负化来定义问题的最终抱负 解〔ideal final result，IFR〕，以明确抱负解 所在的方向和位置，保证在问题解决过程中沿 着此目标前进并获得最终抱负解，从而避开了 传统创新设计方法中缺乏目标的弊端，提升了 创新设计的效率。
第一节 概述
TRIZ的消逝 TRIZ的一般方法 TRIZ的定义 TRIZ的价值 TRIZ的制造分级 TRIZ的进展趋势
1. TRIZ——制造问题解决原理
G．S．Altshuller〔阿奇舒勒〕以及他的 团队在争论250万件专利的根底上提出的。
觉察了什么呢？
扭簧设计实例
扭簧设计实例扭簧是一种常见的弹簧类型，具有扭转变形能力。
它广泛应用于各种机械设备和工业产品中，用于提供弹性支撑和回复力。
下面将介绍一个扭簧的设计实例，展示扭簧设计的过程和注意事项。
1. 设计需求分析在进行扭簧设计之前，首先需要进行设计需求分析。
这个设计实例中，假设我们需要设计一种用于汽车座椅的扭簧。
这个扭簧需要能够提供足够的弹性支撑力，以确保乘坐舒适，并且具有足够的耐久性和稳定性。
2. 材料选择选择合适的材料是扭簧设计的重要步骤之一。
对于汽车座椅扭簧来说，常见的材料选择包括钢丝和钢带。
钢丝具有高强度和耐久性，适用于承受较大负荷的情况。
而钢带则更适合需要较大变形范围和弹性的情况。
3. 计算弹簧参数在设计扭簧之前，需要计算弹簧的参数。
这些参数包括弹簧的刚度、自由长度、扭转角度等。
通过计算这些参数，可以确保设计出满足需求的扭簧。
4. 扭簧的几何形状扭簧的几何形状对其性能有着重要影响。
在这个设计实例中，我们可以选择一种常见的扭簧形状，如圆柱形。
通过选择合适的弹簧直径、线径和螺距，可以满足设计要求。
5. 弹簧的预压和预扭预压和预扭是扭簧设计中的重要步骤。
预压是指在安装扭簧时，给予其一定的压缩力，使其在工作时能够保持一定的压缩状态。
预扭是指在安装扭簧时，给予其一定的扭转角度，使其在工作时能够有足够的弹性支撑力。
通过合理的预压和预扭设计，可以确保扭簧在工作时具有稳定的性能。
6. 弹簧的制造和检测完成扭簧设计之后，需要进行制造和检测。
制造过程中需要选择合适的加工工艺和设备，确保扭簧的精度和质量。
检测过程中需要使用合适的检测设备和方法，对扭簧进行强度、刚度和变形等性能的测试。
7. 扭簧的应用和优化设计完成的扭簧可以应用于汽车座椅中。
在实际使用过程中，可以进行优化和改进，以提高扭簧的性能和寿命。
例如，可以通过调整扭簧的材料、几何形状和预压预扭等参数，来满足不同座椅的需求。
总结：以上是一个扭簧设计实例的介绍。
通过对扭簧的设计需求分析、材料选择、参数计算、几何形状设计、预压预扭设计、制造和检测等步骤的介绍，可以对扭簧设计的过程有一个清晰的了解。
TRIZ理论在优化产品结构设计中的作用
机 电技术
２ ０ １ ４ 年２ 月
原理 １ １ 为预先防范。分析 ： 图１ 零件结构 ， 侧
面平直 ， 尺根部 没 有加 强 台阶 ， 可 以考 虑 在产 品设 计 时事 先 防 范 ， 将 零 件平 直 型面 预 先 进行 弧 度 设
４ ７ ０ ｍ ｍ） 、 外观质量要求高 ， 零件主要缺 陷为拉延
刚 性不 足 ，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有裂纹 、 暗 伤等 ， 产 品 不 良率 高 。系统 主 要工 艺为 冲压 和 焊接 。零 件焊 接 后顶 盖侧 面产 生 的失 稳 凹陷 不 平 ， 严 重 时 需 刮腻 子 进 行 修 补缺
陷， 影响生产效率 ， 顾客不满意。
值较大（ 为Ｒ ５ ～ ６ ． ５ ｍ ｍ） ， 零件 拉延后 零件 塌陷 。 顶盖 两侧 表 面平 直设 计 ， 没有 形 成一定 弧 度 ； 靠 近
Ｒ根 部 无 台 阶设计 ； 与水 槽 焊 接止 口平直 ， 没有 形 成 一定 的锐 角 ， 对 产 品的结 构 有 一 定 的 影 响 。侧 面结构 如 图 ２ 所示 。 ２ ． ２ ． ２ 模具 制 造原 因 目前 高 顶 盖 加 工 工艺 采 用 拉 延一 切 边 、 冲孔
随着市场竞争 日益激烈 ， 产品生命周期越来 越短 ， 产 品 的创 新设 计 水平 越 来 越 受 到 人们 的重 视 。Ｔ Ｒ Ｉ Ｚ 就是这样一种创新方法学 ， 它使得创新 走上了方法学 的道路 ， 克服 了传统创新方法随机 性、 无序性等缺点 ， 使创新走 出了盲 目的 、 高成本 的试错 和灵 光 一 现 式 的偶 然 ； 它 可 以 帮助 设 计 人
２ ． ２ 原 因分 析
基于TRIZ理论对汽车板簧支架的轻量化设计
基于TRIZ理论对汽车板簧支架的轻量化设计作者：周福庚，李海波来源：《专用汽车》 2017年第1期摘要：阐述了TRIZ理论的概念，其核心思想是对矛盾问题的完全解决，获得最终的理想解。
介绍了40条创新原理和39个通用工程参数及矛盾矩阵，并介绍了利用TRIZ理论解决产品创新设计问题的流程。
用此理论对某载货车的板簧后固定支架及板簧吊耳进行轻量化设计，以其实际问题抽象为工程技术参数，并确定了优化的参数与恶化的参数以及二者之间的矛盾，应用矛盾矩阵找到解决问题的发明原理。
通过拓扑优化和材料的改变，获得了理想的结果，并用有限元法定量分析和最终理想解的四个重要特征来定性分析，说明优化结果的合理性。
关键词：TRIZ理论矛盾矩阵拓扑优化支架吊耳Abstract The concept of TRIZ theory was expounded, which core theory was tocompletely solve the contradiction problem and achieve the finally ideal solution.The 40 innovation elements, 39 general engineering parameters and contradictionmatrix was introduced , and the process of solving the innovation and designproblem used the TRIZ theory. A truck suspension rear bracket and shackle waslightweight designed by the theory. Abstracted the engineering technique parametersfrom the actual questions, obtained the optimized and the worsen parameters and theconfliction between the each other, and then, found the invent principle of theproblem solving by the used of the contradiction matrix. The optimized result wasreasonable to the ideal result, which was obtained by the topology optimization andthe material change, the quantitative analysis of FEA and the qualitative analysis ofthe four important characters of the final ideal result.Key words TRIZ theory; c ontradiction matrix; t opologyoptimization;bracket;shackle中图分类号：U469.2 03 ?献标识码：A ?章编号：1004-0226(2017)01-0084-04 1 前?随着国家对超载治理的日趋严格，汽车轻量化技术越来越受到人们的重视。
基于TRIZ矛盾分析法的重型卡车弹簧支架轻量化设计研究
ｓ ｔ ｅ ｎ ｔ ， ｎｄ ａ ｉｒ ｆ ｓ ｔ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆｈ ｏ ｅ ａ ｖ ｙ ｔ ｒ ｕ ｃ ｋ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｌ ｅ ｏ ｆｓ ｐ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｄ ｓ ｉ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ， ｔ ｈ ｅ ｎ ｉ ｔ
ｊ ａ ｙ ａ ｓ ｃ 却￡ ；Ｔ Ｒ Ｉ Ｚ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆａ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｔ ｒ ｕ ｃ ｋ ｔ ｒ ｃｔ ａ ｏ ｒ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｌ ｅ ｓ ｐ ｒ ｉ ｎ ｇ
关键词： 矛盾分析法 ； 轻量化设计 ； 弹簧支架 ； 数值模拟
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｕ ４ ６ ２ ． ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ — ０ １ ８ ８ — ０ ４
大规格矩形截面扭簧扭矩检测装置的设计及应用_胡阿林
electrial Engineering，Xi ’an Technology University，Xi ’an 710021，China
2013 年第 47 卷 No． 12
87
连续短暂扭转，达到稳定扭簧几何尺寸的一种工艺 方法。扭矩检测是用仪器设备检测扭簧扭转一定角 度时的扭矩值，合格的扭簧扭矩检测值应符合设计技 术要求。如图 1 所示，扭当簧工作角度为 ψ1 时，扭矩 应为 M1 ； 当扭簧工作角度为 ψ2 时，扭矩应为 M2 。
3 结构设计
根据扭簧形状结构特点，设计了图 2、图 3 所示 的检测装置。主要零件有底座、定位轴、动盘、定盘、 刻度盘及手柄等。定位轴固定在底座上，作为系统 的旋转中心。图 4 所示为定盘通过平健与定位轴联 接，并通过与扭簧端头相配的卡槽卡住扭簧一端使 扭簧固定不动。动盘则通过滚动轴承与定位轴联 接，可在定位轴上自由旋转，实现扭转功能。由于动 盘与定盘的卡槽结构对称，动盘、定盘上的卡槽各卡 住扭簧一端。与动盘紧固在一起的手柄就可以带动 扭簧扭转。该装置的动盘、定盘及定位轴均可拆卸， 方便更换及装夹扭簧。
图 4 定盘
图 2 扭矩检测装置
图 3 扭矩检测装置
该装置通过底座装夹固定于水平工作台的虎钳 上，具有操作简单，实用性强的特点。
4理时，将扭簧安装在检测装置 上，通过挂砝码的方式在手柄末端施加外力。连续 10 次将弹簧扭转至最大工作扭转角的 1． 2 倍，即完 成立定处理。扭簧扭矩的检测过程如图 5 所示，在
［4］陈兴梧，刘鸣，赵煜，等． 红外测量系统中光电导探测器 电路设计［J］ ． 红外技术，2001，23（ 6） ： 33 － 37．
Triz理论在工业设计专业产品设计课程教学中的应用
Triz理论在工业设计专业产品设计课程教学中的应用Triz 理论是一种有效的解决问题和创新的方法，它起源于俄罗斯，被称为“发明创新理论”（Theory of Inventive Problem Solving）。
Triz 理论在工业设计专业产品设计课程的教学中具有重要的应用价值，它能够帮助学生更好地理解和应用创新设计的方法和工具，提高他们的创造力和解决问题的能力。
本文将探讨 Triz 理论在工业设计专业产品设计课程教学中的应用，介绍它的基本原理和方法，并分析其在教学实践中的具体应用案例，以期为相关领域的教学提供一些借鉴和参考。
一、Triz 理论的基本原理和方法Triz 理论的基本原理包括两个核心概念，即矛盾和创新原理。
矛盾是指在设计和创新过程中出现的相互矛盾的要求或限制，通常包括技术矛盾和物质矛盾。
技术矛盾是指在设计中两个或多个技术参数之间的矛盾，如速度和力度之间的矛盾；物质矛盾是指在一个系统中两个或多个功能之间的矛盾，如需要柔软度和硬度之间的矛盾。
创新原理是指通过解决矛盾来实现创新，包括 40 多条通用的创新原理，如去除，取代，联合等。
Triz 理论的方法主要包括 TRIZ 解决问题的四个步骤，即问题识别，问题分析，解决问题和应用解决方案。
通过这四个步骤，可以帮助设计者更好地理解和分析设计问题，并找到创新的解决方案。
1. 引导学生分析设计问题在工业设计专业产品设计课程教学中，可以通过引导学生运用 Triz 理论的方法，帮助他们更好地分析设计问题。
当学生面对一个产品设计问题时，可以引导他们首先找出问题所在，明确矛盾和限制条件，然后分析问题的本质和原因，找出可以改进的方面，进行全面深入的问题定位。
2. 提高学生解决问题的能力Triz 理论的方法可以帮助学生更好地理解和应用创新的解决方案。
在产品设计课程中，可以通过设计案例分析和实例演练等教学方式，帮助学生学习和掌握 Triz 理论的方法，提高他们解决问题的能力。
TRIZ在创新设计中的应用
一、TRIZ理论简介 TRIZ理论简介 TRIZ理论来源 浓缩数百万发明专利 理论来源:浓缩数百万发明专利 理论来源
正是基于这一思想， Altshuller的带领下， 正是基于这一思想，在Altshuller的带领下，动用 的带领下 前苏联的1500多名专家， 1500多名专家 前苏联的1500多名专家，分析了不同工程领域中 250万个发明专利 经过对这些专利文献加以搜集、 万个发明专利， 250万个发明专利，经过对这些专利文献加以搜集、 研究、整理、归纳、提炼和重组， 研究、整理、归纳、提炼和重组，从中研究人类进 行发明创造、 行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原 理和法则，建立起一整套体系化的、 理和法则，建立起一整套体系化的、实用的解决发 明问题的理论方法体系——TRIZ（ ——TRIZ 明问题的理论方法体系——TRIZ（发明问题解决理 论）。
解题后引起的变化
项目 比例 80％ ％
问题明显且解题容易； 问题明显且解题容易； 项目 没有 基本专业培养 冲突 存在于系统中的问题 不明确； 不明确； 传统的专业培训 标准 问题
在相应特性上产生明显 的变化
在作用原理不变的情况 下解决了原系统的功能 和结构问题 16％ ％ 在转变作用原理的情况 下使系统成为有价值的、 下使系统成为有价值的、 较高效能的发明 3％ ％
第三级 专利
通常由其他等级系统 和其他行业的知识中 衍生而来； 衍生而来；发展和集 成的创新思想
非 标准 问题
利用集成方 法解决发明 问题
第四级 综合性 重要专 利 第五级 新发现 和基础 性专利
有许多不确定 的因素， 的因素，结构 和功能模型都 无先例的项目
复杂 来源于不同的知识领 全社会的知识）； 域（全社会的知识）； 问题 渊博的知识和脱离传 统概念的能力
Triz理论在工业设计专业产品设计课程教学中的应用
Triz理论在工业设计专业产品设计课程教学中的应用1. 引言1.1 介绍Triz理论Triz理论是一种系统性创新方法，起源于苏联，并在全球范围内得到广泛应用。
Triz这一术语是由俄罗斯的发明家Altshuller提出的，代表了“理论的发展、创造性的问题解决”的缩写。
Triz理论基于对数千个发明问题的分析和总结，提出了一套创新方法论，包括40个发明原理、39个参数和76个技术预测模型等工具，帮助人们解决复杂的工程和设计问题。
Triz理论的核心思想之一是“矛盾理论”，即认为任何创新都是由于解决矛盾而产生的。
通过分析问题中的矛盾并找到最优的解决方案，可以实现创新和优化。
Triz理论还注重对问题的系统性分析和创新思维的培养，帮助人们找到超越传统思维的解决方案。
在工业设计专业产品设计课程中，应用Triz理论可以帮助学生提高解决问题的能力和创新思维，引导他们在设计过程中更加科学和系统地考虑问题，从而提高设计效率和质量。
通过引入Triz理论，可以进一步激发学生的创造力和设计潜力，培养他们成为具有创新能力和竞争力的设计专业人才。
1.2 介绍工业设计专业产品设计课程教学工业设计专业的产品设计课程教学是培养学生创新思维和设计能力的重要一环。
通过课程教学，学生将学习如何将理论知识与实践技能相结合，通过设计过程解决实际问题。
产品设计课程不仅包括对设计工具和技术的学习，还涵盖产品设计的理论基础、市场分析、人机工程学等多方面内容。
在课程教学中，学生需要通过实践项目来应用所学知识，从而提升他们的设计能力和创新意识。
2. 正文2.1 Triz理论在工业设计专业产品设计课程教学中的意义Triz理论可以帮助学生建立系统思维。
通过学习Triz理论，学生可以了解到创新并非偶然发生，而是有一定的规律和方法可循。
他们能够通过Triz的系统性思维方式，从系统整体的角度来审视和分析设计问题，找到问题的根源，并提出创新解决方案。
Triz理论可以激发学生的创新潜力。
TRIZ理论
TRIZ理论及其在机械产品设计中的应用随着市场竞争日益激烈，产品的设计水平越来越受到人们的重视，如何增强产品竞争力成为世界各国争相研究的课题，而创新是增强产品竞争力的根本途径。
我国正力争在2020年建设成为创新型国家。
那么如何成为创新型国家，仅仅靠引进资金、设备和人才是不够的，还必须引进先进的创新思想、理论方法和工具。
先进的创新方法是提升国家自主创新能力的重要武器。
TRIZ就是这样一种创新方法学，它起源于前苏联，流行并发展于欧美，被西方国家誉为“神奇的点金术”;它使得创新走上了方法学的道路，克服了传统创新方法随机性、无序性等缺点，使创新走出了盲目的、高成本的试错和灵光一现式的偶然;它可以帮助设计人员在方案设计阶段快速地产生具有创造性的概念方案，大大加快创造发明的进程，并且能得到高质量的创新产品。
1 TRIZ理论简介TRIZ是由前苏联著名发明家G.S.Altshuller领导的研究机构，通过深入分析和研究世界数十万件高水平发明专利的基础上建立起来的发明问题解决理论(Theory of Inventive Problem Solving)。
其两大革命性的成果包括：(1)总结出了技术系统的进化趋势。
技术系统的进化和发展并不是随机的，而是遵循着一定的客观规律。
(2)提供了一系列分析、解决问题的具体流程、方法和原理。
图1给出了TRIZ的理论体系。
TRIZ理论以辩证法、系统论和认识论为哲学指导，以自然科学、系统科学与思维科学的分析及研究成果为根基和支柱;以技术系统进化法则为理论基础和核心思想;以技术系统或工艺流程、矛盾、资源及最终理想解为4大基本概念;同时包括了解决矛盾问题所需的各种分析方法、解题工具和算法流程。
图l TRIZ理论体系TRIZ解题的一般流程如图2所示。
当工程中出现具体的工程问题，即待解决的问题，通过功能分析、物场模型、矛盾分析等可将其转化成为标准的TRIZ问题模型。
TRIZ理论中针对不同的问题模型有不同的解题工具，通过解题工具得到初始的解决方案模型，即一般通用解，然后结合问题的工况将其工程化，成为最终的解决方案。
TRIZ理论在机械改造中的应用
TRIZ理论在机械改造中的应用TRIZ 理论是一种关于创新与问题解决的方法论，它可以应用在各种领域，包括机械改造。
在机械改造中，TRIZ 理论可以帮助我们更好地识别问题和机遇，并提供一系列工具和方法来解决这些问题。
在本文中，我们将讨论 TRIZ 理论在机械改造中的应用。
TRIZ 理论的核心思想是通过寻找已经存在的解决方案来解决新问题。
这意味着我们不必从零开始寻找新的解决方案，而是可以借鉴已有的解决方案，并进行改良和重组。
在机械改造中，这意味着我们可以通过研究已有的机械组件、工艺和技术来解决新的机械问题。
TRIZ 理论提供的一系列工具和方法可以帮助我们更好地运用这一核心思想。
其中最常用的工具是矛盾矩阵。
矛盾矩阵是一个基于 TRIZ 理论中的矛盾理论而建立的工具，它可以帮助我们发现和解决矛盾。
在机械改造中，矛盾矩阵可以帮助我们找到不同机械组件之间的矛盾，并找到解决这些矛盾的方法。
另一个 TRIZ 理论中常用的工具是趋势预测。
这一工具可以帮助我们预测未来的趋势，并在现有机械组件中寻找可以适应这些趋势的元素。
在机械改造中，趋势预测可以帮助我们预测市场对特定机械元素和工艺的需求，并相应地开发出改进和改造方案。
除了这些工具之外，TRIZ 理论还提供了一系列其他的工具和方法，如40个发明原则和突破口理论等，可以帮助我们更好地解决机械改造中的问题。
这些工具和方法都有一个共同的目标，就是帮助我们创造出更有效率、更可靠、更先进的机械系统和工艺。
在机械改造过程中， TRIZ 理论可以帮助我们完成以下几个方面：1. 识别机械问题。
TRIZ 理论可以帮助我们识别机械系统中存在的矛盾和问题，并确定需要解决的关键问题。
2. 提供解决方案。
TRIZ 理论可以帮助我们寻找和选择解决机械问题的最佳方案，并提供一系列工具和方法来优化和改进这些解决方案。
3. 提高创新能力。
TRIZ 理论可以帮助我们提高创新能力，尤其是在处理复杂的、有多重矛盾的机械问题时。
第九章 应用TRIZ解决创新问题的实例
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第一节
污水管材的创新设计
塑钢复合螺旋波纹钢管与塑料管材相比，管材刚度大幅度提高;与镀锌螺 旋钢管相比抗腐蚀性、耐磨损性能提高。以镀锌板材作基体材料连续成 型为骨架内管，以塑料片层为防腐抗磨材料，使管材的抗压强度指标、 耐腐蚀性、耐磨损性能都得到保证。以TRIZ理论为基础研发的污水管材 既具备钢管的高刚度性又有塑料管的高防腐性，因此该产品填补了国内 同时具备高刚度性和高防腐性的钢管的空白。
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第一节
污水管材的创新设计
有较好的耐磨性、耐寒性、透气性、不透水性、耐化学药品性、电气绝 缘性、耐应力开裂性、硬度和机械强度，较高的结晶度、软化点和使用 强度，在室温下几乎不溶于任何有机溶剂。在空气中加热或在日光中照 射易老化作用。 HDPE具有很好的抗冲击性、耐腐性，在埋地应用上备受欢迎，然而由 于它较低的弹性模量值，这使其在用于大口径管道时，遇到一个不可克 服的瓶颈——管的环刚度无法提升到符合要求。 按照ISO的定义，环刚度由下式表述: SN=EI/D3 当直径D增加一倍时，环刚度SN则相应地降低8倍。因而做2 000 mm口 径的管与做500 mm口径的管，在技术上的难度不可同日而语。
第九章
1 2
应用TRIZ解决创新问题的实例
第一节 污水管材的创新设计
第二节 薄板玻璃的加工 第三节 减少热处理过程中的烟雾污染 第四节 宝马汽车的外形设计 第五节 飞机机翼的进化
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第九章
6 7
应用TRIZ解决创新问题的实例
第六节
第七节 第八节 第九节
提高智能吸尘器的清洁效果
破冰船的创新设计
Triz创新原理及应用课件
Triz创新原理及应用课件Triz创新原理及应用课件一、Triz概述Triz（Theory of Inventive Problem Solving），即“发明问题解决理论”，是由俄罗斯发明家阿尔图尔·恩斯坦创立的一种创新方法论。
它通过分析已有的发明创造，总结出一些常见的创新原理，并提供了一套系统化的工具和方法，帮助人们解决各种技术问题。
二、Triz的基本原理1. 矛盾冲突理论矛盾是指在解决问题的过程中，两个或多个因素之间的相互制约、相互冲突的关系。
Triz认为，解决矛盾冲突是创新的核心。
通过分析矛盾的本质及冲突双方的需求，可以找到解决冲突的方法。
2. 39个创新原理Triz总结了39个常见的创新原理，这些原理可以帮助人们在解决问题时引发新的思路和灵感。
一些常见的创新原理包括：逆向思维、分离原理、波动原理等。
3. 资源的局限性Triz认为，创新的过程中，资源往往是有限的。
因此，需要在有限资源的情况下，尽可能地解决问题并实现创新。
三、Triz的应用1. 制造业在制造业中，Triz可以帮助企业解决生产过程中的各种问题，提高生产效率。
例如，通过应用Triz原理的分离原理，可以将原本需要组合在一起的工艺步骤进行分离，从而简化生产流程，提高效率。
2. 能源领域在能源领域，Triz可以帮助企业开发出更加高效的能源利用方式，减少能源浪费。
例如，通过应用Triz原理的逆向思维，可以发现传统能源利用方式中存在的矛盾与冲突，并提出新的解决方案。
3. 产品创新在产品创新中，Triz可以帮助企业提出新的产品设计理念和解决方案。
通过应用Triz原理，可以引发创新思维，提高产品的竞争力。
例如，通过应用Triz原理的波动原理，可以改变传统产品的工作原理，实现更加高效的产品设计。
四、Triz应用案例1. 欧莱雅公司的创新实践欧莱雅公司应用Triz方法论，解决了面膜产品在使用时容易滑落的问题。
他们通过应用Triz原理的分离原理，将面膜片分成两部分，在使用时可以将其固定在脸部，解决了面膜滑落的问题，提高了产品的使用体验。
TRIZ理论与创新设计.ppt
4. TRIZ理论的价值
TRIZ创新理论现在已经在欧美和亚洲发达国家 和地区的企业得到广泛的应用，大大提高了创 新的效率。据统计，应用TRIZ理论与方法，可 以增加80%～100％的专利数量并提高专利质 量；并提高60％～70％的新产品开发效率；可 以缩短产品上市时间50％。
机械创新设计 第八讲
TRIZ理论与创新设计
神奇的“点金术”
冷战时期，美国为首的西方国家的特工与前苏 联的克格勃曾经进行过无数次惊心动魄的间谍 战，其中一次就是围绕被称为神奇的“点金术” 展开的。因为美国、德 国等西方国家惊异于前 苏联在军事、工业等方面的创造能力，他们把 创造这种奇迹的神秘武器称为“点金术”，可 结果强大的克格勃使欧美国家只能望“术”兴 叹。这个“点金术”就是当前世界上著名的发 明问题解决理论，被简称为TRIZ理论。
(2)TRIZ是面向人的方法
TRIZ中的启发式方法是面向设计者的， 不是面向机器的。TRIZ理论本身是基于 将系统分解为子系统，区分有益及有害 功能的实践，这些分解取决于问题及环 境，本身就有随机性。计算机软件仅起 支持作用，而不是完全代替设计者，需 要为处理这些随机问题的设计者提供方 法与工具。
来源与内容
2. TRIZ的一般方法
在利用TRIZ解决问题的过程中，设计者 首先将待设计的产品表达成为TRIZ问题， 然后利用TRIZ中的工具，如发明原理、 标准解等，求出该TRIZ问题的普适解或 称模拟解，最后设计者再把该解转化为 该领域的解或特解。
一般方法图解
例如
3. TRIZ的定义
著名的TRIZ专家savransky博士给出了 TRIZ的如下定义：
基于TRIZ的塔式起重机制动器的优化设计
[4] 檀润华.创新设计——TRIZ：发明问题解决理论[M].北
出 ,2002.
[5] 李 ,李 .
安全制动器应用的
[J]. 装 ,2016,27(6) 27-28.
夹钳工作过程中始终与卷筒转盘平行， 又需要抑制拉
性形变带来的制动 ，
，为了减少
与夹钳制动
， 改变采用性
式夹
钳随位装置。
2.2运用TRIZ原理提供解决方案
通过上
分析可，该工程问题主要为物理矛盾,
TRIZ
物理
解 原理如 1所示｝
ห้องสมุดไป่ตู้
经过分析
可，应用1"分 原理、5-组合（合
并）原理、7- 原理得
解
工程诃题| 通用参数-〉特定问题| 发明原理
塔式起重机速轴制动器出现 或低速轴之间
传动机构失效，实现 可靠制动，避免无制动工况下
快速下落，造成意外与损失。
制动器工作过程分为两种情况：
（1） 在塔式起重机起升机构开始起吊时，制动器松开
闸；在高速轴制动器能够控制 制动，制动器维持松
闸状态。
（2） 在塔式起重机因故障断电关闭时，安全制动器上
闸。
速轴制动器制动失效，重物加速下落并超过规
图2钳盘式制动器结构示意图[6]
分离原理 空间分离 时间分离 整体与部分分离 条件分离
表1矛盾发明矩阵 发明原理
1、2、3、4、7、13、14、17、24、26、30 9、10、11、15、16、18、19、20、21、26、34、37
28、29、31、32、35、36、38、39 1、 5、 6、 8、 12、 13、 22、 23、 25、 27、 33、 40
TRIZ的应用实例PPT课件
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6 多用性 1）键盘可以用来打字，也可以用来打游戏。 2）多功能手机 3）瑞士军刀（最多的功能可到五十多种) 4) mp3既可以听歌,也可以存储资料. 5) 现在的打印机集打印复印于一体
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7 套装 1）墨水、笔心、笔套套在一起 2）电视机的室内天线 3) 雨伞的伞柄 4）保温杯、暖瓶也是套装原理制成的 5）消防车和起重机
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技术系统的法则-4
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技术创新方法---TRIZ原理40法
序 号
原理
序 号
原理
1
TRIZ理论的特点和优势
TRIZ（发明问题解决理论）的技术系统进化理论 和最终理想解（IFR）理论，可以有效地帮助设计 人员在问题解决之初，首先确定“解”的位置， 然后利用TRIZ的各种理论和工具去实现这个 “解”。它成功地揭示了创造发明的内在规律和 原理，着力于认定和强调系统中存在的矛盾，而 不是逃避矛盾；它的最终目标是完全地解决矛盾， 获得最终的理想解，而不是采取折中或者妥协的 做法；它是基于技术的发展演化规律来研究整个 设计与开发过程的，而不再是随机的行为。
3
我们如何解决
一条马路要穿过校园，于是问题就出现了：怎样迫使所有 通过该路段的司机全程都低速行驶呢？
人们讨论后得出了两个方案：把这段马路全都画上“斑马” 线，或者把该地段的道路改造成波浪形（Z字形）曲折道路。 第一个办法花费很少，但是成效很差，第二个办法代价昂贵， 但却相对牢靠。
TRIZ创新思维方法在工程设计中的应用
TRIZ创新思维方法在工程设计中的应用随着科技的不断发展，人们对于产品的要求越来越高，因此，工程设计的要求也越来越高。
如果一个产品在刚刚推出时就已经能够完美地满足用户的需求，那么它就会立刻成为市场上的热门产品。
因此，工程设计师需要不断地创新和进步，以满足不断变化的市场需求。
TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）是一种创新思维方法，其主要思想是利用已经创新出现的现有技术和理论，以解决问题和挖掘创新潜力。
TRIZ方法可以帮助工程设计师在面对不确定性和复杂性的问题时，更好地理解和解决问题。
以下是TRIZ创新思维方法在工程设计中的应用。
1. 寻求趋势发展的落差TRIZ方法中的一个关键思想是：在存在问题的趋势下，找到其中的“落差”。
即找到在存在趋势的情况下，该趋势与要解决的问题之间的差异。
通过找到这些差异和矛盾，工程设计师可以发现各种创新的可能性。
例如，对于一个新的发明，工程设计师可以寻找不同的范畴如何产生落差的机会，以发明出一种新型的产品。
2. 可逆性TRIZ方法中还有一个重要思想是可逆性，即如果一种方法在解决一个问题的时候行不通，那么它可以转化成解决另一个问题的方案。
例如，一个设计师需要解决一种机器结构的问题，他可以将这个问题转化成解决一个电路问题的方案。
这种转化可以提供新的方案，并激发出新的思路。
3. 矛盾矩阵TRIZ方法中的矛盾矩阵由40个发明原理和39种物理矛盾组成。
在使用矛盾矩阵的时候，工程设计师首先要分析问题中的矛盾，并选择适合的发明原理。
然后，他们应用选定的发明原理来创新解决问题的方案。
例如，在解决移动电子设备中的热问题时，工程设计师可以使用“细小孔隙”发明原理，使散热更加有效。
4. 理论基础TRIZ方法中还包括了一系列的理论知识，例如矛盾的类型和演化趋势。
这些理论知识使工程设计师能够更深入地理解问题，并以更加创新的方式解决问题。
例如，在解决汽车缓速起步的问题时，工程设计师可以使用重力、机械、电磁、热力等理论，并将它们相互作用来创造出一种新的方案。
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应用TRIZ理论研究矩形扭簧优化设计学院：
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1 TRIZ理论简介
TRIZ是由前苏联著名发明家G．S．Altshuller领导的研究机构，通过深入分析和研究世界数十万件高水平发明专利的基础上建立起来的发明问题解决理论(Theory of Inventive Problem Solving)。
其两大革命性的成果包括：(1)总结出了技术系统的进化趋势。
技术系统的进化和发展并不是随机的，而是遵循着一定的客观规律。
(2)提供了一系列分析、解决问题的具体流程、方法和原理。
图1给出了TRIZ的理论体系。
TRIZ理论以辩证法、系统论和认识论为哲学指导，以自然科学、系统科学与思维科学的分析及研究成果为根基和支柱；以技术系统进化法则为理论基础和核心思想；以技术系统或工艺流程、矛盾、资源及最终理想解为4大基本概念；同时包括了解决矛盾问题所需的各种分析方法、解题工具和算法流程。
图l TRIZ理论体系
TRIZ解题的一般流程如图2所示。
当工程中出现具体的工程问题，即待解决的问题，通过功能分析、物场模型、矛盾分析等可将其转化成为标准的TRIZ 问题模型。
TRIZ理论中针对不同的问题模型有不同的解题工具，通过解题工具得到初始的解决方案模型，即一般通用解，然后结合问题的工况将其工程化，成为最终的解决方案。
由此可见，TRIZ理论的工作主要集中在问题模型到解决方案模型这一部分，这是一个思维发散的过程，有助于拓展设计人员的思路，快速获得创新概念。
图2 TRIZ解题流程
2 矛盾及其解决方法
创新的最终极目标是消除矛盾。
TRIZ理论中最主要的矛盾为技术矛盾和物理矛盾。
技术矛盾针对一个技术系统的2个不同参数，改善其中一个参数，会导致另一个参数恶化；而物理矛盾是针对一个技术系统的同一个参数有相反的需求。
用符号表示，A，B分别代表技术系统中的参数，则技术矛盾为A+，B-或B+，A-；而物理矛盾为A+，A-。
2.1 技术矛盾及其解题工具
定义技术矛盾时，需要先对问题进行因果分析，从因果关系链中寻找问题入手点，针对问题的突破口，想想目前最直接的解决方法是什么，该方法可改善哪些参数，与此同时导致哪些参数恶化(恶化的参数可能不止一个)，这样就找到了一对或几对技术矛盾。
为了解决技术矛盾，TRIZ理论提供了矛盾矩阵(如图3所示)及40条创新原理，应用矛盾矩阵可以得到推荐的创新原理，每条创新原理都有不同的应用方向，并可按其作用不同分为4大类：提高系统效率、消除有害作用、易于操作和控制、提高系统协调性。
此外TRIZ理论还规定了39个通用工程技术参数，这样可以将一般的工程技术矛盾转化为TRIZ标准的技术矛盾，更有利于应用矛盾矩阵解题，为工程技术问题转化为TRIZ标准问题建造了桥梁。
图3 矛盾矩阵
2.2 物理矛盾及其解题工具
技术矛盾和物理矛盾在一定条件下可以相互转化，因此定义物理矛盾时首先需要定义一对技术矛盾，然后在这对技术矛盾中找到1个参数及其相反的2个需求。
那么TRIZ理论提供了怎样的工具来解决物理矛盾呢?分离方法和创新原理。
TRIZ理论包括4种分离方法：空间分离、时间分离、条件分离以及系统分离。
对于出现的物理矛盾，我们需要考虑对同一个参数的相反需求是否是在不同的空间或时间内实现的，如果空间或时间上不交叉，就可以应用空间分离或时间分离去解决；否则需要应用条件分离或系统分离来解决，即考虑同一个参数的相反需求是否可以在不同的条件下实现，或者其中一个需求是否可以分离到系统的超系统或子系统中。
另外不同的分离方法，有不同的创新原理相对应，见表1。
表1 分离方法与创新原理的关系
3.矩形扭簧的结构优点
3.1矩形扭簧因弹簧丝截面为矩形而得名，当矩形扭簧发生扭转时，其内径会缩小，反向扭转时，则变大。
此解锁装置正是利用矩形扭簧内圈包紧芯轴产生摩擦力来传递转矩从而实现解锁的。
因此，扭簧是此解锁装置的关键零件，它的使用寿命是衡量该装置可靠性的重要指标。
设计出了消力耳弧结构(如图6所示)的扭簧，原扭簧A端由4处过渡圆弧代替，原A端转角弯矩及应力由R1，R2，R3，R4分担吸收。
最终设计结果如图所示。
图6 设计结果：扭簧、解锁轮及其配合
3.2用TRIZ改过前的扭簧
解锁装置初始设计中，为满足其功能，扭簧与解锁轮分别设计成图4所示结构，扭簧伸出端A与解锁轮的沟槽B相配合，转动解锁轮时，沟槽B拨动扭簧伸出端A，使其发生扭转，扭簧收紧。
图7 矩形扭簧、解锁轮及其配合
根据解锁装置的使用情况，设计要求扭簧的使用寿命要达到54 750次以上，而实际在做循环扭转试验时平均l万多次扭簧A端转角部分就发生断裂，完全不能满足设计要求。
3.3定义矛盾及寻求解题思路
对矩形扭簧A端断裂问题进行原因分析，A端强度不足，转角部分产生应力
集中，因此考虑适当加大A端转角半径，但是半径加大时，转角与解锁轮沟槽B 就会产生干涉，这样技术矛盾就出现了，即A端转角部分的半径与强度，或者A 端转角部分的半径与应力、压强。
查询矛盾矩阵，得到推荐的创新原理，如图所示。
3.4 试验验证
为了验证矩形扭簧设计改进的有效性，对解锁装置解锁的可靠性和矩形扭簧的使用寿命进行了严格的试验测试。
试验结果为：在解锁装置有效解锁58638
次后矩形扭簧仍未断裂且无明显变形，完全满足设计要求。
4.可靠性分析
机械可靠性设计中常涉及分布类型的综合问题，当目标函数由!个随机变量组成时，每个随机变量都可能服从一种类型的分布（最常见的是正态分布），分布类型的综合就是根据这些变量与函数值的关系，确定目标函数值的分布类型，并求出其分布参数。
这里的目标函数值可以是设计尺寸、工作应力、名义强度等。
机械零部件强度可靠性设计与常规机械零件的可靠性设计类似，它们的原理、准则、计算方法都是相同的。
在传统的枪械设计中，多采用经验类比的方法，采用安全系数作为衡量标准，造成了一定程度上的结构笨重和材料浪费；枪械零件的可靠性设计考虑了参数的随机性，以可靠度（或其它可靠性指标）为衡量标准，在理论上应当更加科学、合理。
扭转弹簧设计的主要任务是，在满足已知条件（ω，-A）下，选择合适的弹
簧材料，并确定出恰当的扭簧结构尺寸d。
采用蒙特卡洛模拟法进行可靠性设计，步骤如下:
（1）求解扭簧工作时的实际应力σ2
对随机变量分别产生一组正态分布的随机数序列，代入（1）式中求得实际应力值序列。
（2）计算扭簧的静强度可靠度。
由扭簧的簧丝直径范围和材料的强度极限
将看作是服从正态分布的随机变量，将σ2的随机抽样值与σj的随机抽样值进行比较，按可靠度干涉问题的蒙特卡洛方法统计失效的概率或可靠度。
（3）簧丝直径的可靠性尺寸设计。
扭簧的可靠性尺寸设计的关键是求出簧丝直径d，簧丝直径的初值d为
且,在此区间上采用二分法，代入步骤（2）中可靠度校核的计算过程，找出目标可靠度为r 时的直径值。
求出簧丝直径d以后，弹簧的其它设计参数可以根据扭簧的常规设计方法获得。