TRIZ解题流程模板教案
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第7页/共48页
描述问题
目前液压油渗漏问题主要是从管路接头材料方面考虑，但无法彻底解决渗漏问题
初步思路或类似问题的解决方案及存在的缺陷
第8页/共48页
描述问题
明确要解决的问题
对新技术系统的要求
技术系统IFR
如何改善液压管路接头的密封设计，如何防止液压油渗漏
能将两段管子连接在一起，可靠、无渗漏、体积小、重量轻
第18页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案1
采用锯齿形内表面的管套，滚压管子端头使管子在工具和管套内表面的挤压下产生塑性变形，使两者贴合面紧密贴合。
第19页/共48页
技术矛盾2 根据因果分析,管子端头产生有害变形的原因是强度不足。通过增加管子厚度可以提高强度，但显然会增加重量。改善的参数: 物质的量恶化的参数:静止物体的重量
第36页/共48页
方案评价
方案列表
序号
名称
方案描述
1
采用锯齿形内表面的管套
采用锯齿形内表面的管套，滚压管子端头使管子在工具和管套内表面的挤压下产生塑性变形，使两者贴合面紧密贴合。
2
采用新材料
采用更高强度的管子
3
对管子端头进行局部热处理
对管子端头进行局部热处理，提高管子端头的强度，但管子主体还是原来的强度，不造成管子主体的制造性恶化。
4
采用冷缩装配工艺
管子端头取消波浪形状，采用内径小于管子外径的管套。装配时，将管子端头用液氮进行冷缩处理然后插入管套内，当恢复常温时，管套与管子形成紧密连接。
5
采用记忆合金管套
采用内径略小于管子外径的记忆合金管套，安装时改变温度使其膨胀以便于安装。
6
管子端头扩口
在管子端头设置扩口，以增加内部空间、设置内部支撑
第43页/共48页
方案评价
方案6、7，管子端头扩口、采用扩口连接方式。优点：管子端头内部有支撑，即使采用低强度的管子也能保证密封；缺点：螺纹无自锁功能；整体体积、重量稍大。应用情况：应用更成熟、广泛。评价：☆ ☆ ☆ ☆
第44页/共48页
方案评价
决策: 根据上述分析，选择采用锯齿形内表面的管套（方案1）及扩口连接方式（方案6、7）为主要的执行方案。 用TRIZ得到的创新方案 个，专利申请意向 个，其中发明专利申请意向 个，样机验证计划 个。
第5页/共48页
描述问题
该接头是一种新型的液压管路接头，广泛应用于各种机型，但在使用中发生了频繁的液压油渗漏故障。
描述系统当前存在的主要问题
第6页/共48页
描述问题
主要缺点在什么情况下出现
1、未装机件地面试验时，从未发生； 2 安装在飞机上，无论在地面还是飞行中，均有发生； 3 将飞机上的故障件拆下用于地面试验，仍会发生； 高压管的泄漏发生概率明显高于低压管；5 铝合金管的泄露发生概率高于钢管。
第41页/共48页
方案评价
方案4，采用冷缩装配工艺。优点：降低装配难度，允许采用更高强度的管子材料；缺点：可靠性待验证。应用情况：在衬套、轴承等安装上有应用。评价：☆ ☆
第42页/共48页
方案评价
方案5，采用记忆合金管套。优点：降低装配难度，允许采用更高强度的管子材料；缺点：可靠性待验证。应用情况：在燃油、环控等大直径、低压管道上有应用。评价：☆ ☆
第4页/共48页
描述问题
问题初始情境描述：完整描述系统的工作原理
管子4端头的凸起镶入管套3内壁的凹槽内，防止两者脱开，但并不完全压紧，在自由状态下两者之间是松动的；螺母2与接头1的螺纹拧紧后，螺母2将管套3压向接头1，使管套3外壁的球面与接头1内壁的锥面互相压紧，实现外圈密封——管套与接头之间的密封； 接头1对管套3的压力，使管套3向内收缩、与管子4之间产生压紧力，从而实现内圈密封——管套与管子端头之间的密封； 管套3对接头1的反作用力，使接头1向外膨胀，使其与螺母之间的螺纹配合互相压紧、产生自锁力。 （注：图示为接头拧出状态，且未示出页
方案评价
方案评价与决策: 运用工程经验及同类实例的应用情况对备选方案进行评价与决策。
第38页/共48页
方案评价
方案1，采用锯齿形内表面的管套。直接优点：增加密封部位的接触面积；间接优点：降低管子端头的加工难度，允许采用更高强度的管子材料。应用情况：国外在同类系统中有应用。评价：☆ ☆ ☆ ☆ ☆
第31页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
通过查找创新原理，选择适用于本项目的3号原理：局部质量原理。
第32页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案7
管子端头设置喇叭形扩口，将接头端头的喇叭形改为锥形，连接后插入管子端头内部形成内部支撑。管套内表面取消凹槽、前端设置喇叭口，管套的喇叭口压在管子端头喇叭口的外锥面。
产品简介
所属行业
航空制造
产品/企业背景
液压管路接头应用于飞机上液压管路的连接，要求在液压作用下具有良好的密封性和可靠性，并且能够适应多种飞机工况，保证稳定的性能。
产品现状
该接头是一种新型的液压管路接头，广泛应用于各种机型，但在使用中发生了频繁的液压油渗漏故障
第3页/共48页
描述问题
定义技术系统名称及其功能
第29页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案6
在管子端头设置扩口，以增加内部空间、设置内部支撑
第30页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
技术矛盾5 根据因果分析,管子端头变形的原因是缺乏内部支撑。如果我们设置支撑端头的形状结构，将造成重量增加。改善的参数: 形状恶化的参数:静止物体的重量
第12页/共48页
因果分析1
密封性
强度
第13页/共48页
因果分析2
振动
第14页/共48页
根据组件分析我们知道，油渗漏的原因是：内圈密封不足。通过因果分析，引起内圈密封不足的根本原因是：1 密封面积不足；2 管子端头存在有害变形。
因果分析
第15页/共48页
资源分析
第16页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
技术矛盾1 根据因果分析,内圈密封不足的原因是密封面积不足。如果我们直接增加密封面积，将导致零件尺寸增加从而导致重量增加。改善的参数: 静止物体的面积 恶化的参数:静止物体的重量
第17页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
通过查找创新原理，选择适用于本项目的14号原理：曲面化原理。
矛盾分析——技术矛盾
第20页/共48页
通过查找创新原理，选择适用于本项目的35号原理：物理或化学参数改变原理。
矛盾分析——技术矛盾
第21页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案2
通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，改变金属的物理或化学参数，最直接的方法是改变材料。因此方案2为采用更高强度的管子。
第39页/共48页
方案评价
方案2，采用新材料。优点：增加管子的强度；缺点：难加工、恶化制作性；成本提高。应用情况：需结合方案1或方案4、5。评价：☆ ☆ ☆
第40页/共48页
方案评价
方案3，对管子端头采用局部热处理。优点：增加管子端头的强度；缺点：难加工、恶化制作性；成本提高。应用情况：需结合方案1或方案4、5。评价：☆ ☆ ☆
第27页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
技术矛盾4 根据因果分析,管子端头缺乏内部支撑的原因是端头内部空间不足。如果我们改变管子端头的形状、增加内部空间，将导致体积的增大。改善的参数: 形状恶化的参数:静止物体的体积
第28页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
通过查找创新原理，选择适用于本项目的7号原理：嵌套原理。
矛盾分析——技术矛盾
第24页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案3
通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，让物体的不同部分各具不同功能，可采用局部热处理的方法对管子端头进行热处理，提高管子端头的强度，但管子主体还是原来的强度，不造成管子主体的制造性恶化。
第25页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案4
液压管路不需要接头，能自己连接在一起
第9页/共48页
解决问题的流程
第10页/共48页
系统分析
组件模型
第11页/共48页
系统分析
1.内圈和管子端头之间的密封不足。2.机体结构对管子的振动有害。3.管子传递到管子端头的振动有害。
通过组件模型分析，我们描述了系统中的组件都有哪些，以及它们之间的相互关系，并得出导致渗漏可能的三个功能因素：
解决问题的流程
第1页/共48页
描述问题
定义技术系统名称及其功能
问题初始情境描述：完整描述系统的工作原理
描述系统当前存在的主要问题
主要缺点在什么情况下出现
初步思路或类似问题的解决方案及存在的缺陷
明确要解决的问题
对新技术系统的要求
技术系统IFR
项目名称:提高(降低)+技术系统+参数
第2页/共48页
描述问题
第45页/共48页
学习心得
第46页/共48页
谢 谢！
第47页/共48页
通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，预先作用原理，管子端头取消波浪形状，采用内径小于管子外径的管套。装配时，将管子端头用液氮进行冷缩处理然后插入管套内，当恢复常温时，管套与管子形成紧密连接。
第26页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案5
通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，预先作用原理，采用内径略小于管子外径的记忆合金管套，安装时改变温度使其膨胀以便于安装。
第33页/共48页
物场分析
管套3与接头1之间作用力不足，引入新的物质：如：接头1缠绕生胶带、麻丝等物质；或在管套3前增加石棉垫圈、O型圈等。
第34页/共48页
物场分析
备选方案8：管套3与接头1之间作用力不足，引入新的物质：如：接头1缠绕生胶带、麻丝等物质；或在管套3前增加石棉垫圈、O型圈等（如下图所示）。
第35页/共48页
进化分析
选用“物体表面特性进化路线”备选方案9：原先产品的管套3与管接头4内锥面接触面为光滑表面，可进化为凹凸表面接触（如下图1），进一步进化为粗糙表面（如图2 备选方案1），后还可进化为特殊性能表面（如微观毛细孔弹性表面）；对于管接头1内锥表面与管套3的接触面也同样可以采用“表面特性进化”路线（现在为光滑接触，可以进化为凹凸接触、粗糙表面接触、粗糙接触（类似于汽车轮胎外纹路）、特殊性表面（更加细小的弹性纹路表面））
第22页/共48页
技术矛盾3 根据因果分析,管子端头产生有害变形的原因是强度不足。通过改变材料、热处理等措施可以提高强度，但会造成整个管子的加工难度增加。改善的参数: 强度恶化的参数:可制造性
矛盾分析——技术矛盾
第23页/共48页
通过查找创新原理，选择适用于本项目的3号原理：局部质量原理，以及10号原理：预先作用原理。
描述问题
目前液压油渗漏问题主要是从管路接头材料方面考虑，但无法彻底解决渗漏问题
初步思路或类似问题的解决方案及存在的缺陷
第8页/共48页
描述问题
明确要解决的问题
对新技术系统的要求
技术系统IFR
如何改善液压管路接头的密封设计，如何防止液压油渗漏
能将两段管子连接在一起，可靠、无渗漏、体积小、重量轻
第18页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案1
采用锯齿形内表面的管套，滚压管子端头使管子在工具和管套内表面的挤压下产生塑性变形，使两者贴合面紧密贴合。
第19页/共48页
技术矛盾2 根据因果分析,管子端头产生有害变形的原因是强度不足。通过增加管子厚度可以提高强度，但显然会增加重量。改善的参数: 物质的量恶化的参数:静止物体的重量
第36页/共48页
方案评价
方案列表
序号
名称
方案描述
1
采用锯齿形内表面的管套
采用锯齿形内表面的管套，滚压管子端头使管子在工具和管套内表面的挤压下产生塑性变形，使两者贴合面紧密贴合。
2
采用新材料
采用更高强度的管子
3
对管子端头进行局部热处理
对管子端头进行局部热处理，提高管子端头的强度，但管子主体还是原来的强度，不造成管子主体的制造性恶化。
4
采用冷缩装配工艺
管子端头取消波浪形状，采用内径小于管子外径的管套。装配时，将管子端头用液氮进行冷缩处理然后插入管套内，当恢复常温时，管套与管子形成紧密连接。
5
采用记忆合金管套
采用内径略小于管子外径的记忆合金管套，安装时改变温度使其膨胀以便于安装。
6
管子端头扩口
在管子端头设置扩口，以增加内部空间、设置内部支撑
第43页/共48页
方案评价
方案6、7，管子端头扩口、采用扩口连接方式。优点：管子端头内部有支撑，即使采用低强度的管子也能保证密封；缺点：螺纹无自锁功能；整体体积、重量稍大。应用情况：应用更成熟、广泛。评价：☆ ☆ ☆ ☆
第44页/共48页
方案评价
决策: 根据上述分析，选择采用锯齿形内表面的管套（方案1）及扩口连接方式（方案6、7）为主要的执行方案。 用TRIZ得到的创新方案 个，专利申请意向 个，其中发明专利申请意向 个，样机验证计划 个。
第5页/共48页
描述问题
该接头是一种新型的液压管路接头，广泛应用于各种机型，但在使用中发生了频繁的液压油渗漏故障。
描述系统当前存在的主要问题
第6页/共48页
描述问题
主要缺点在什么情况下出现
1、未装机件地面试验时，从未发生； 2 安装在飞机上，无论在地面还是飞行中，均有发生； 3 将飞机上的故障件拆下用于地面试验，仍会发生； 高压管的泄漏发生概率明显高于低压管；5 铝合金管的泄露发生概率高于钢管。
第41页/共48页
方案评价
方案4，采用冷缩装配工艺。优点：降低装配难度，允许采用更高强度的管子材料；缺点：可靠性待验证。应用情况：在衬套、轴承等安装上有应用。评价：☆ ☆
第42页/共48页
方案评价
方案5，采用记忆合金管套。优点：降低装配难度，允许采用更高强度的管子材料；缺点：可靠性待验证。应用情况：在燃油、环控等大直径、低压管道上有应用。评价：☆ ☆
第4页/共48页
描述问题
问题初始情境描述：完整描述系统的工作原理
管子4端头的凸起镶入管套3内壁的凹槽内，防止两者脱开，但并不完全压紧，在自由状态下两者之间是松动的；螺母2与接头1的螺纹拧紧后，螺母2将管套3压向接头1，使管套3外壁的球面与接头1内壁的锥面互相压紧，实现外圈密封——管套与接头之间的密封； 接头1对管套3的压力，使管套3向内收缩、与管子4之间产生压紧力，从而实现内圈密封——管套与管子端头之间的密封； 管套3对接头1的反作用力，使接头1向外膨胀，使其与螺母之间的螺纹配合互相压紧、产生自锁力。 （注：图示为接头拧出状态，且未示出页
方案评价
方案评价与决策: 运用工程经验及同类实例的应用情况对备选方案进行评价与决策。
第38页/共48页
方案评价
方案1，采用锯齿形内表面的管套。直接优点：增加密封部位的接触面积；间接优点：降低管子端头的加工难度，允许采用更高强度的管子材料。应用情况：国外在同类系统中有应用。评价：☆ ☆ ☆ ☆ ☆
第31页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
通过查找创新原理，选择适用于本项目的3号原理：局部质量原理。
第32页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案7
管子端头设置喇叭形扩口，将接头端头的喇叭形改为锥形，连接后插入管子端头内部形成内部支撑。管套内表面取消凹槽、前端设置喇叭口，管套的喇叭口压在管子端头喇叭口的外锥面。
产品简介
所属行业
航空制造
产品/企业背景
液压管路接头应用于飞机上液压管路的连接，要求在液压作用下具有良好的密封性和可靠性，并且能够适应多种飞机工况，保证稳定的性能。
产品现状
该接头是一种新型的液压管路接头，广泛应用于各种机型，但在使用中发生了频繁的液压油渗漏故障
第3页/共48页
描述问题
定义技术系统名称及其功能
第29页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案6
在管子端头设置扩口，以增加内部空间、设置内部支撑
第30页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
技术矛盾5 根据因果分析,管子端头变形的原因是缺乏内部支撑。如果我们设置支撑端头的形状结构，将造成重量增加。改善的参数: 形状恶化的参数:静止物体的重量
第12页/共48页
因果分析1
密封性
强度
第13页/共48页
因果分析2
振动
第14页/共48页
根据组件分析我们知道，油渗漏的原因是：内圈密封不足。通过因果分析，引起内圈密封不足的根本原因是：1 密封面积不足；2 管子端头存在有害变形。
因果分析
第15页/共48页
资源分析
第16页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
技术矛盾1 根据因果分析,内圈密封不足的原因是密封面积不足。如果我们直接增加密封面积，将导致零件尺寸增加从而导致重量增加。改善的参数: 静止物体的面积 恶化的参数:静止物体的重量
第17页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
通过查找创新原理，选择适用于本项目的14号原理：曲面化原理。
矛盾分析——技术矛盾
第20页/共48页
通过查找创新原理，选择适用于本项目的35号原理：物理或化学参数改变原理。
矛盾分析——技术矛盾
第21页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案2
通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，改变金属的物理或化学参数，最直接的方法是改变材料。因此方案2为采用更高强度的管子。
第39页/共48页
方案评价
方案2，采用新材料。优点：增加管子的强度；缺点：难加工、恶化制作性；成本提高。应用情况：需结合方案1或方案4、5。评价：☆ ☆ ☆
第40页/共48页
方案评价
方案3，对管子端头采用局部热处理。优点：增加管子端头的强度；缺点：难加工、恶化制作性；成本提高。应用情况：需结合方案1或方案4、5。评价：☆ ☆ ☆
第27页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
技术矛盾4 根据因果分析,管子端头缺乏内部支撑的原因是端头内部空间不足。如果我们改变管子端头的形状、增加内部空间，将导致体积的增大。改善的参数: 形状恶化的参数:静止物体的体积
第28页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
通过查找创新原理，选择适用于本项目的7号原理：嵌套原理。
矛盾分析——技术矛盾
第24页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案3
通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，让物体的不同部分各具不同功能，可采用局部热处理的方法对管子端头进行热处理，提高管子端头的强度，但管子主体还是原来的强度，不造成管子主体的制造性恶化。
第25页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案4
液压管路不需要接头，能自己连接在一起
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解决问题的流程
第10页/共48页
系统分析
组件模型
第11页/共48页
系统分析
1.内圈和管子端头之间的密封不足。2.机体结构对管子的振动有害。3.管子传递到管子端头的振动有害。
通过组件模型分析，我们描述了系统中的组件都有哪些，以及它们之间的相互关系，并得出导致渗漏可能的三个功能因素：
解决问题的流程
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描述问题
定义技术系统名称及其功能
问题初始情境描述：完整描述系统的工作原理
描述系统当前存在的主要问题
主要缺点在什么情况下出现
初步思路或类似问题的解决方案及存在的缺陷
明确要解决的问题
对新技术系统的要求
技术系统IFR
项目名称:提高(降低)+技术系统+参数
第2页/共48页
描述问题
第45页/共48页
学习心得
第46页/共48页
谢 谢！
第47页/共48页
通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，预先作用原理，管子端头取消波浪形状，采用内径小于管子外径的管套。装配时，将管子端头用液氮进行冷缩处理然后插入管套内，当恢复常温时，管套与管子形成紧密连接。
第26页/共48页
矛盾分析——技术矛盾
备选方案5
通过技术矛盾的创新原理给我们的提示，预先作用原理，采用内径略小于管子外径的记忆合金管套，安装时改变温度使其膨胀以便于安装。
第33页/共48页
物场分析
管套3与接头1之间作用力不足，引入新的物质：如：接头1缠绕生胶带、麻丝等物质；或在管套3前增加石棉垫圈、O型圈等。
第34页/共48页
物场分析
备选方案8：管套3与接头1之间作用力不足，引入新的物质：如：接头1缠绕生胶带、麻丝等物质；或在管套3前增加石棉垫圈、O型圈等（如下图所示）。
第35页/共48页
进化分析
选用“物体表面特性进化路线”备选方案9：原先产品的管套3与管接头4内锥面接触面为光滑表面，可进化为凹凸表面接触（如下图1），进一步进化为粗糙表面（如图2 备选方案1），后还可进化为特殊性能表面（如微观毛细孔弹性表面）；对于管接头1内锥表面与管套3的接触面也同样可以采用“表面特性进化”路线（现在为光滑接触，可以进化为凹凸接触、粗糙表面接触、粗糙接触（类似于汽车轮胎外纹路）、特殊性表面（更加细小的弹性纹路表面））
第22页/共48页
技术矛盾3 根据因果分析,管子端头产生有害变形的原因是强度不足。通过改变材料、热处理等措施可以提高强度，但会造成整个管子的加工难度增加。改善的参数: 强度恶化的参数:可制造性
矛盾分析——技术矛盾
第23页/共48页
通过查找创新原理，选择适用于本项目的3号原理：局部质量原理，以及10号原理：预先作用原理。