TRIZ法的实践应用

如图所示,家用燃气灶具和锅是一个小型技术系统, 在功能域层面：燃气燃烧产生热量,热量传导到锅和 抵御外界干扰三项功能。在物理域层面,由被加热的 锅,支锅的支架,燃烧火焰和燃烧器四部分组成。物 理域的四大部分保证功能域的最优实现。
在现有燃气灶中，燃气的燃烧一般比较充分，不必 做大的调整。而应该在以下三个方面提出创新措施： 1，由于锅底的形状和大小不同，锅底接触火焰的 程度不同，影响加热效率。 2，并且家用燃气灶是一个开放的系统，外界环境 气流会影响火焰的稳定性。 3，外界环境气流会带走一部分燃烧热。
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应用举例(七)：TRIZ开口扳手改进设 计


右图是一种开口扳手的示意图。 图中扳手在外力的作用下拧紧 或松开一个六角螺母或螺钉。 由于螺母或螺钉的受力集中到 两条棱边，容易产生变形，而 使螺母或螺钉拧紧或松开困难。 为了解决这一问题，就必须减 少扳手开口与螺母侧面之间的 间隙，甚至达到零间隙。这就 要求提高螺母和扳手开口的尺 寸精度，给螺母和扳手的制造 带来困难。
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效果分析

通过以上分析可知，长期努力得到的家用 燃气灶的改进与短期采用TRIZ法得到的结果 一致。而且还可以看出，TRIZ还提供了不同 的改进方案，可以采用支架随锅底上下升 降的方案；也可以采用保温圈罩设计成动 态变形的方式。提供了进一步改进的思路。
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评价



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8
运动 物体 重量 1
静止 物体 重量 2
运动 物体 长度 3
能量 损失
22
+
15, 8, 29,34
+
…
…
8, 15, 29, 34 … …
+ …
… 19， 35
步骤三：对照工具，得出解法
第二对矛盾： 查矛盾矩 阵，对应解决矛 盾的发明创新原 理为1（分割与切 割）和18（利用 机械振动）。分 割与切割的原理 在这里理解为把 火焰分为细小区 域，利用机械振 动在此不适合。
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3
矛盾解的得出


1. 分割与切割原理 13. 反向功能原理 27.用廉价而寿命短的 替代昂贵而寿命长的 物体 28. 机械系统的替代
通用 工程 参数
12 形状
32 可制造 1, 28, 性 13, 27
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4
应用举例(二)：升降定位式燃气灶
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5
步骤一: 分析问题，发现矛盾
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步骤二：根据TRIZ法，表述矛盾


第一对矛盾： 现有结构锅底与燃烧器的距离随锅底的尺寸和形状不同而 变，火焰不能以最优的方式把热量传给锅。查TRIZ，得到通用 工程参数32（可制造性）和22（能量损失）之间构成矛盾对。

第二对矛盾： 燃气灶的火焰长，外界气流影响火焰的稳定，造成系统对 环境有害因素的高度敏感和火焰静尺寸变化的矛盾。是通用工 程参数30（物体外部有害因素作用的敏感性）和4（静止物体 的长度）之间的矛盾。
第三对矛盾： 查矛盾矩阵， 所示的解决矛盾 的发明创新原理 编号18、15、1, 分别是利用机械 振动、动态化和 分割与切割。利 用机械振动在此 不适合，分割与 切割可以把燃气 灶系统和外界环 境分离开来，而 且应该是动态可 变的。
通用工程参数 运动 物体 重量 1 1 运动 物体 重量 静止 物体 重量 + 静止 物体 重量 2 运动 物体 长度 3 15, 8, 29,34 能量 损失 22 …
通用工程参数 运动 物体 重量 1 静止 物体 重量 2 运动 物体 长度 3 15, 8, 29,34 静止 物体 长度 4 运动 物体 重量 静止 物体 重量 运动 物体 长度 物体外部 有害因素 作用的 敏感性
9
1
+
…
2
+
…
3
8, 15, 29, 34
+
…
30
…
…
…
1，18
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步骤三：对照工具，得出解法
2
+
…
3
运动 物体 长度
适应性 及 多 样 性 10
8, 15, 29, 34
+
…
35
…
…
…
1,15, 18
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步骤四:针对问题，构思设计



解决第一对矛盾。采用发明创新原理19和35 的组合，随锅底尺寸和形状的变动，锅底与火 焰的距离基本不变。采用支架可移动或者火焰 可移动的方法。本例的发明专利采用了燃烧器 可随锅底升降的方法。 解决第二对矛盾，应把火焰分割成细小区域， 增加稳定性。用陶瓷红外燃料器代替普通燃烧 器喷头，设置几十个小孔为燃烧孔，燃烧充分 稳定。 解决第三对矛盾，在支架上设置金属保温圈罩， 随锅底变化可取用不同大小的保温圈罩。本例 考虑操作方便，只采用了一件保温圈罩。
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应用举例(五):热水器管联接
3.发明创新原理的筛选和具体化 原理13和原理1都很难使用到本问题中去.拟采用原 理35,改变参数是指几何、化学和物理参数的变化。 工程技术人员搜索自身头脑中的已有知识,认为几何 参数的变化是指采用不同的螺纹,甚至于在管子与管 接头端部取消螺纹；化学和物理学上的参数变化可 采用其它材料和塑料管件。 4.效果 本方法已由美国Shmith公司在其生产的电加热热水 器中采用,在中国维修时可见到.本方法还有个附加 优点,即省去了传统方法必需有的活接头,进一步降 低了成本。
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TRIZ技术矛盾分析
通用工程参数 运动物体 重量 1 1 2 3 32 运动物体 重量 静止物体 重量 运动物体 长度 8, 15, 29, 34 … … + + + … 静止物体 重量 2 运动物体 长度 3 15, 8, 29,34 形状 12 … … …
可制造性
1, 28, 13, 27


升降式燃气灶具的设计符合公理设计的第一公理，即独立公理。 功能要求和设计要素实现了一一对应。 A）保证燃烧稳定。应用蜂窝状红外燃烧器。该燃烧器由陶 瓷块拼接而成，每块上有若干通孔，火焰分割成细小状态。 B）保证锅底到火焰器的距离。应用可升降式的燃烧器，用 杠杆重锤组合动作，用定距U环控制。 C）减少环境干扰。应用一定型面的保温圈，分割燃烧系统 和环境，达到提高锅底吸热量。 本设计是否达到公理设计的第二条公理，即最小信息公理，有 待进一步探索，意味着还有进一步提高的可能性。 本创新原理图只完成了普适性设计方法中的第二步即方案设计。 尚有整体设计和详细设计没有进行，对下面的设计工作，采用 普适性设计方法会收到较好的效果。
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解决方案
如图所示： 用金属制成电加热套,通电加热到某温度,传感器 工作切断电流。人工把塑料管子和弯头插入加热 套两端1～2s,管件受热面塑料熔化成厚糊状,拔出 管件,立即把管子与弯头相互插入对接成整体。
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应用举例(六)：清除飞机跑道上的积 雪

分析问题：下大雪后，要及时清除飞机跑道上的积雪。传统上消除 道路上的积雪可采用加助融剂的方法，但此法不适于飞机跑道，因 为雪融化后的水分会对飞机在跑道上的行驶安全构成威胁。可以如 下图所示，用装在汽车上的强力鼓风机产生的空气流来驱赶积雪。 但积雪量大的时候效果并不明显，必须加大气流的流量和压力，需 要大的动力。现如何解决此技术难题。
第三对矛盾： 燃气灶是开放的技术系统，环境里空气会与系统内热气进行 交换带走热量。从而构成35（适应性及多样性）和22（能量损 失）的矛盾。
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步骤三：对照工具，得出解法
第一对矛盾： 查矛盾矩阵， 通用工程参数 得到解决矛盾的发 明创新原理是19 运动 （周期性作用原理） 1 物体 重量 和35（参数变化）。 静止 两个发明创新原理 物体 2 重量 结合一起思考，可 运动 以得到锅底与燃烧 物体 3 器之间应该解决尺 长度 寸周期性变化时保 32 可制造 性 持稳定距离的问题。
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应用举例(四)：钣金件零件

图a所示为某一钣金件零件图，在折弯前其展开 图如图b所示。折弯加工时，由于拐角处会产生 局部的塑性变形，其尺寸（H-P）很难保证。应 用TRIZ法，分析找出该技术矛盾的一对工程参数， 由矛盾矩阵找出解决问题的相应发明创新原理， 再求具体解。
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问题分析




1.首先考虑到该钣金件的形状是其重要的工程特征，对 照39个通用工程参数，其序号为12。又在折弯加工过 程中，由于变形尺寸不易保证，其通用工程参数为32号， 即可制造性。 2.第12和第32通用工程参数构成本问题的一对技术矛盾， 在矛盾矩阵中找到第12行第32列矩阵元素，得 M13-32=[1,17,32,28],其相应的发明创新原理分别为1号 分割与切割、17号维数变化、32号颜色变化、28号机 械系统替代。 3.分析该工程实际问题，第32号和第28号发明创新原理 与本问题无关，拟采用1号和17号发明创新原理来解决 本问题。 4.如图 c所示，通过局部切除部分材料的方法，对钣金 件展开图拐角处切割一个斜槽，避免折弯过程中拐角处 材料塑性变形所导致的尺寸精度的变化，以此解决了本 问题的技术矛盾。
TRIZ法的实践应用
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应用举例(一)：开启果壳




分析：取杏仁时必须去壳，现用锤砸或用机械方式压碎。 制造性能好但产品的形状不好。查39个通用工程参数， 得出32（可制造性）和12（形状）之间有技术矛盾。 TRIZ法求解：查39×39 矛盾矩阵，得出可用的发明创 新原理为1（分割与切割）、28（机械系统的替代）、 13（反向）和27（用廉价而寿命短的替代昂贵而寿命 长的物体）。 分析改进的具体技术方案：分割意味要把壳完全分开， 机械系统的替代意味要用另一种系统，反向意味应从里 向外加力。在密闭容器内加入高压空气，突然降压，杏 仁内的空气膨胀，立刻打开杏仁壳。为了得到高压，可 用高压空气，也可加热容器使气压升高。 类似的技术问题：开鸡蛋壳，开蚕豆壳，开核桃。
16江西科ຫໍສະໝຸດ 学院应用举例(四):热水器管联接
1.分析问题 家用电加热热水器中常用管子与管接头联接,两者头部分别加工 成螺纹,用生料作为螺纹联接的填充材料进行密封。热水器经常 用与不用,生料温度随水温经常变化,导致生料老化失效。为了改 善性能,可采用增加生料用量和加大管子与管接头的旋入程度,或 者提高螺纹尺寸的精度来解决。但会造成其他常见的失效形式, 如管接头开裂等。 2.TRIZ法解决问题 提取通用工程参数,组建矛盾对,搜索解决矛盾的发明创新原理。 参照TRIZ提出的39个通用工程参数,可靠性(编号为27),装置的复 杂 (编号为36),两者之间构成矛盾,即采取现有措施,可靠性即密 封性能提高的同时带来了系统复杂程度的提高。 对照TRIZ给出的矛盾矩阵表,在27行36列的格子中,找到解决矛 盾的发明创新原理M27-36=[13,35,1],即13(反向),35(参数变化)和 1(分割与切割)。
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解决方案

TRIZ法提供了40条发明创新原理。可以不强求构造矛盾对，而直接从40 条发明创新原理中寻找答案。联想比较目前经常见到的铲除物件的办法， 如用冲击钻开挖马路路面，用嘴突然吹气去除理发后留在颈项上的头发， 用手拍打地毯去除地毯中的灰尘，可采用40条发明创新原理中的第19条 “周期性作用原理”来实现创新设计。只要在鼓风机上加装脉冲装置，使 空气按脉冲方式喷出，就能有效地把积雪吹离跑道。还可以优化选用最佳 的脉冲频率、空气压力和流量。工程实际证明，脉冲气流除雪效率是连续 气流除雪的两倍。
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应用举例（三）：防弹衣




纤维织成的防弹衣用于保护执法人员和军事人员免于遭受手枪子弹的 袭击。纤维织成的防弹衣由于有多层纤维结构层，具有层叠式结构。 纤维在结构层内相互以适当的角度定向排列。为了使纤维织成的防弹 衣具有足够的防护能力，这种防弹衣必须具有足够的厚度，增加防弹 衣的厚度会使其重量增加，灵活性降低。此外，使用这种厚厚的防弹 衣的人员也不能充分通风。换句话说，较厚的防弹衣穿着时不太方便。 由此定义技术矛盾：增加运动物体的长度（防弹衣的厚度）会降低操 作流程的方便性（防弹衣的舒适性）。 通过查询39X39矛盾矩阵，得知可能的解集是M3-33=[15，29，35，4] 四个发明创新原理。 应用第4号增加不对称性原理，将物体的对称形式变为不对称形式。 使防弹衣的纤维呈不对称定向排列。每层纤维以相对于前一层作20 ° ～70°范围的不同角度旋转，将纤维织各层间制造成定向转动的排 列形式。 沿子弹飞行方向排列的大部分纤维可以确保防弹衣在受子弹冲击的方 向具有更高的强度。防弹衣的厚度和重量减小了。通过减小防弹衣的 厚度提高了其舒适性，同时不会降低防弹衣的保护效果。