TRIZ法的实践应用优质PPT.pptx
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2江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院TRIZ技术矛盾分析3通用工程参数通用工程参数运动物体运动物体重量重量静止物体静止物体重量重量运动物体运动物体长度长度形状123121运动物体运动物体重量重量+15,8,29,342静止物体静止物体重量重量+3运动物体运动物体长度长度8,15,29,34+32可制造性可制造性1,28,13,27江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院矛盾解的得出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4通用通用工程工程参数参数12形状形状32可制造可制造性性1,28,13,27江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院应用举例
(二):
升降定位式燃气灶5江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院步骤一:
分析问题,发现矛盾如图所示,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。
6江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院步骤二:
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:
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。
7江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院步骤三:
对照工具,得出解法第一对矛盾:
查矛盾矩阵,得到解决矛盾的发明创新原理是19(周期性作用原理)和35(参数变化)。
两个发明创新原理结合一起思考,可以得到锅底与燃烧器之间应该解决尺寸周期性变化时保持稳定距离的问题。
8通用工程参数通用工程参数运动运动物体物体重量重量静止静止物体物体重量重量运动运动物体物体长度长度能量能量损失损失123221运动运动物体物体重量重量+15,8,29,342静止静止物体物体重量重量+3运动运动物体物体长度长度8,15,29,34+32可制造可制造性性19,35江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院步骤三:
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。
9通用工程参数通用工程参数运动运动物体物体重量重量静止静止物体物体重量重量运动运动物体物体长度长度静止静止物体物体长度长度12341运动运动物体物体重量重量+15,8,29,342静止静止物体物体重量重量+3运动运动物体物体长度长度8,15,29,34+30物体外部物体外部有害因素有害因素作用的作用的敏感性敏感性1,18江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院步骤三:
对照工具,得出解法第三对矛盾:
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。
10通用工程参数通用工程参数运动运动物体物体重量重量静止静止物体物体重量重量运动运动物体物体长度长度能量能量损失损失123221运动运动物体物体重量重量+15,8,29,342静止静止物体物体重量重量+3运动运动物体物体长度长度8,15,29,34+35适应性适应性及及多多样样性性1,15,18江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院步骤四:
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。
11江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院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。
12江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院评价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。
13江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院应用举例(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2070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。
14江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院应用举例(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。
15江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院问题分析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。
16江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院应用举例(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)。
17江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院应用举例(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。
18江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院解决方案如图所示:
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12s,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。
19江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院应用举例(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。
20江西科技学院江西科技学院江西科技学院江西科技学院解决方案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
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- TRIZ 实践 应用