triz发明物理矛盾与技术矛盾解决原理.ppt

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1、1,第4章 物理矛盾与技术矛盾解决原理,2,理论基础,冲突分析,40条发明创新原理,建议方案,物质场分析,ARIZ算法分析,76个标准解,需求功能分析,效应知识库,技术系统进化模式,问题分析,分析工具,基于知识的工具,结论,矛盾矩阵,2,回顾：TRIZ法体系结构,3,系统进化S曲线,4.1 矛盾的概念及分类4.2 物理矛盾及其解决原理4.3 技术矛盾及其解决原理4.4 矛盾矩阵及其应用4.4.1 矛盾矩阵的构造4.4.2 矛盾矩阵的应用4.4.3 技术矛盾解决方法实际应用举例4.5 TRIZ法技术矛盾和物理矛盾解的基本思路4.6 40条发明创新原理的使用窍门,4,矛盾普遍存在于各种产品或技术系

2、统中。技术系统进化过程就是不断解决系统所存在矛盾的过程。矛盾的类型,5,4.1 矛盾的概念及分类,所谓物理矛盾是指为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有某种特性，但该特性出现的同时会产生与此相反的不利或有害的后果。,6,4.2 物理矛盾及其解决原理,物理矛盾一般来说有两种表现：一是系统中有害性能降低的同时导致该系统中有用性能的降低；二是系统中有用性能增强的同时导致该系统中有害性能的增强。飞机的机翼大小，起飞大，飞行小手机大小，携带小，显示屏和键盘大,一块菜地，要全部种白菜，又要全部种萝卜。,7,常见的物理矛盾,解决物理矛盾就是要满足双方相反的要求。,8,物理矛盾的表示方法（11种）,9,物理

3、矛盾的表示方法（11种表示法）（续）,2.时间分离将矛盾双方分离在不同的时间，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在某一时间只出现一方时，时间分离是可能的。将飞机机翼设计成可调的活动机翼，以适应在飞行中各个时间段的不同要求。又如为了解决用电高峰期电能紧缺的矛盾，进行时间分离，用电低峰时降低电价，鼓励人们低峰时间用电。,物理矛盾的表示方法（11种表示法可由四个原理表述）,1.空间分离将矛盾双方分离在不同的空间，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在某一空间只出现一方时，空间分离是可能的。测量海底时，将声纳探测器与船体空间分离，用以防止干扰，提高测试精度。又如在快车道上方建立人行天桥，车流和人流各

4、行其道，实现空间的分离。,4.整体与部分分离将矛盾双方在不同的层次分离，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在系统层次只出现一方时，整体与部分分离是可能的。固定电话矛盾：人打电话不能离开，又需要离开电线与主机连在一起。机械系统的替代，电磁场子母机,11,物理矛盾的表示方法（4种表示法）,3.条件分离将矛盾双方在不同的条件下分离，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在某一条件性下只出现一方时，条件分离是可能的。高台跳水要求：水硬（防止运动员撞击池底）水软（防止运动员受伤）条件分离：采用物理参数改变水的密度，向游泳池的水中打入气泡，降低水的密度，使水变得柔软一些，防受伤,1.矛盾元素是通用工程参数

5、，不同的设计条件对它提出了完全相反的要求。例如，对于建筑领域，墙体的设计应该有足够的厚度以使其坚固。同时，墙体又要尽量薄以使建筑进程加快并且总重比较轻。2.矛盾元素是通用工程参数，不同的工况条件对它有着不同的要求。例如，某个装置要实现温度达到100，又要实现温度达到200；灯泡的功率既要是25W，又要是100W。3.矛盾元素是非工程参数，不同的工况条件对它有着不同的要求。例如，冰箱的门既要经常打开，又要经常保持关闭；道路上既要有十字路口，又要没有十字路口；歌咏比赛的奖项既要设立得多，又要设立得少等。,12,物理矛盾的类型,这是古时候的一个神话故事。有一次土地爷外出，临行前嘱咐他的儿子替他在土地

6、庙“当值”，并且一定要把前来祈祷者的话记下来。他走后，前前后后来了四个祈祷者一位船夫祈祷赶快刮风，以便乘风远航；一位果农祈祷别刮风，避免把快成熟的果子给刮下来；一个种地的农民祈祷赶紧下雨，以免耽误播种的季节；一位商人祈祷千万别下雨，以便趁着好天气带着大量的货物赶路。这一下子可难住了土地爷的儿子，他不知该怎么办才能满足这些人们的彼此不同的要求，只好把所有祈祷者的话都原封不动地记了下来。,13,案例1 土地爷的哲学,很快，土地爷回来了，看了儿子的记录，哈哈一笑说，别愁眉苦脸了，照我的办法做就是了，肯定能满足他们各自的要求。土地爷提笔在上面批了四句话：刮风莫到果树园，刮风河边好行船；白天天晴好走路，

7、夜晚下雨润良田。如此一来，四个不同的祈祷都如愿以偿、皆大欢喜。其实，土地爷的前两句话说的是风的“空间分离”，后两句话说的是雨的“时间分离”。,14,案例1 土地爷的哲学续,空间分离,时间分离,空间分离案例,折弯枪,时间分离,分析问题：燃具工作时燃气的输入大小希望可控，从而减少能源的浪费。当加热锅时，应加大燃气输入量，当锅是空的或锅不在位置时，应仅输入少量燃气，起保温或保持炉火燃烧的功能。物理矛盾提取：根据条件的不同，希望燃气 输入可大可小，构成物理矛盾。,17,案例3 燃灶燃气输入控制,使用分离原理中的条件分离原理来解决。根据锅里食物的质量进行分离。当锅被取走或锅内食物较轻时，移动杆受弹簧推力

8、向上移动，移动杆上的控制孔与输气管道上的孔几乎封合，燃气输入会变小。2.当锅内装有食物放在此燃具上时，移动杆受锅的重力下移量增加，控制孔与主管上的孔口相连部分变大，输气量也随之变大。,18,案例3 燃灶燃气输入控制续,技术矛盾表现为：在一个子系统中引入一种有用功能后，会导致另一子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能；一种有害功能会导致另一子系统有用功能的削弱；有用功能的加强或有害功能的削弱使另一子系统或系统变得复杂。,19,4.3 技术矛盾及其解决原理,TRIZ法通过对百万件专利的详细研究，提出用39个通用工程参数来描述技术矛盾。在实际应用时，首先要把组成矛盾双方的性能用该39个

9、通用工程参数来表示，这样就将实际工程技术中的矛盾转化为一般的标准的技术矛盾。TRIZ法研究人员在对全世界专利进行分析研究的基础上，提出了40条解决技术矛盾的发明创新原理。这两表是解决技术矛盾的关键。,20,39个通用工程参数与40个发明原理,1.运动物体的重量2.静止物体的重量3.运动物体的长度4.静止物体的长度5.运动物体的面积6.静止物体的面积7.运动物体的体积 8.静止物体的体积9.速度10.力 11.应力或压力 12.形状 13.结构稳定性,27.可靠性 28.测试精度 29.制造精度 30.物体外部有害因素作用的敏感性 31.物体产生的有害因素 32.可制造性 33.可操作性 34.

10、可维修性 35.适应性及多用性 36.装置的复杂性 37.监控与测试的困难程度 38.自动化程度 39.生产率,14.强度 15.运动物体作用时间 16.静止物体作用时间 17.温度 18.光照度 19.运动物体的能耗20.静止物体的能耗21.功率 22.能量损失 23.物质损失 24.信息损失 25.时间损失 26.物质或事物的数量,21,39个通用工程参数,22,40个发明原理,TRIZ法解决问题流程大致分为四步：1.对待解决的实际问题作详尽的分析并提取存在的矛盾，2.将该矛盾转化为TRIZ法中的某种通用问题模型，3.利用TRIZ法工具得到TRIZ法提供的通用形式的解，4.把TRIZ解具体

11、化为针对该实际问题的具体解。,23,4.4 矛盾矩阵及应用,矛盾矩阵是用39个通用工程特征参数组成的3939正方矩阵。该矩阵的行是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数需要改善的一方；该矩阵的列也是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数可能引起恶化的一方。矩阵元素用Mi-j表示，其下标i表示该元素的行数，下标j表示该元素的列数。,24,4.4.1 矛盾矩阵的构造,由于矛盾不可能由自身造成，行与列号相同（i=j）的矩阵元素Mi-j为空集，用“”表示；若ij时，矩阵元素为空集，指这两个特征参数间不构成矛盾，或是存在矛盾但尚未找到适合的解，用“”号表示；若ij时，矩阵元素Mi-j为非

12、空集，其数值为解决所在的行与列通用工程特征参数所产生的技术矛盾的相关发明创新原理的编号，可在技术矛盾矩阵表中找到。,4.4.1 技术矛盾矩阵表（局部）,26,技术矛盾矩阵表（局部）,第一步，分析问题，找出可能存在的技术矛盾，最好能用动宾结构的词来表示矛盾。第二步，针对具体问题确认一到几对技术矛盾，并将矛盾的双方转换成技术领域的有关术语，进而根据有关术语在TRIZ提供的39个通用工程特性参数中选定相应的工程参数。第三步，按照相矛盾的通用工程参数编号i和j，在矛盾矩阵中找到相应的矩阵元素Mi-j，该矩阵元素值表示40条发明创新原理的序号，按照该序号找出相应的原理供下一步使用。第四步，根据已找到的发

13、明创新原理，结合专业知识，寻找解决问题的方案。一般情况下，解决某技术矛盾的发明原理不止一条，应该对每一条相应的原理作解决技术矛盾方案的尝试。第五步，如果第四步的努力没有取得较好的效果，就要考虑初始构思的技术矛盾是否真正表达了问题的本质，是否真正反映了针对问题创新改进的方向。应重新设定技术矛盾，并重复上述工作。,27,4.4.2 技术矛盾矩阵的应用,每一分钟都有几十块陨石撞击到地球上。由于对陨石成分和结构的分析能提供更多关于太阳系的信息，所以科学家需要获得更多的陨石。但区分陨石和普通岩石很困难，必须耗费大量的时间在地球表面将陨石挑拣出来，但往往仅能得到约百万分之一。这就产生了技术矛盾，即必须寻找

14、大量陨石，但会大大增加寻找的时间。改善的通用工程参数是37（监控和测试的困难程度）：为了得到陨石，必须对地面上所有的石块进行分析；恶化的通用工程参数是将耗费大量时间即25（时间损失）。因此本例子的技术矛盾是“监控和测试的困难程度vs时间损失”。,28,提取技术矛盾对：陨石撞地球,在射击运动员的训练中需要有供练习的靶标，当运动员击中靶标后，靶标破裂成大量的碎片落到地面上，难以打扫。这个问题的技术矛盾初始可表述为：具有一定体积的飞行靶标对射击运动员的训练是必要的，但靶标碎片又将地面弄脏乱。改善的通用工程参数是：希望增大靶标体积（序号7运动物体的体积）恶化的通用工程参数是：靶标碎片对地面产生作用（序

15、号31物体产生的有害因素）的矛盾。因此本例子的技术矛盾是：“运动物体的体积VS物体产生的有害因素”。,29,提取技术矛盾对：射击场打扫,技术矛盾解决方法的步骤：步骤一 分析问题，发现矛盾。步骤二 根据TRIZ，表述矛盾。采取某项措施时,矛盾对中的一个参数变优,另一个参数变劣。步骤三 对照工具，得出解法。在矩阵表中寻找该矛盾对的解决办法。步骤四 针对问题，构思设计。回到具体技术系统，解决具体问题。,30,4.4.3 技术矛盾解决方法实际应用举例,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。T

16、RIZ法求解：查3939 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。,31,应用举例1：开启果壳,32,应用举例：升降定位式燃气灶,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

17、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。,33,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2

18、2（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。,34,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。,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。,外界环境气流会带走一部分燃烧热。,步骤三：对照工具，得出解法,35,第一对矛盾：通用工程参数32（可制造

19、性）和22（能量损失）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。,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。,解决办法：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。,步骤三：对照工具，得出解法,36,第二对矛盾：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。查矛盾矩阵，对应解决矛盾

20、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。,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。,解决办法：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。,步骤三：对照工具，得出解法,37,第三对矛盾：35（适应性及多样性）和22（能量损失）的矛盾查矛盾矩阵，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

21、。,外界环境气流会带走一部分燃烧热。,解决办法：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。,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，

22、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。,38,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）。,39,应用举例2：防弹衣,通过查询39X39矛盾矩阵，得知可能的解集是M3-33

23、=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。,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

24、，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。,41,3,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 M12-32=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

25、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。,42,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。,43,3,4,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

26、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。,44,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

27、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。,45,5,解决方案,首先从39个通用工程参数中选择并确定技术矛盾的一对特性参数：质量提高的参数：物体产生的有害因素（No.31）变小，即不会压坏棱边。带来负面影响的参数：可制造性（No.32）变差，即要求扳手与螺母侧边无间隙。由矛盾矩阵确定可用发明创新原理M31-32=4,17,34,26,即：No.4 不对称No.17 维数变化No.34 抛弃和修复No.26 复制对No.17及No.4两条发明创新原理的分析表明，扳手工作面

28、的一些点要与螺母/螺钉的侧面接触，而不是与其棱边接触，就可解决该矛盾。,46,图为美国专利USPatent5,406,868，该设计于1995年在美国获得了专利。图片虽不清晰，但完全可以明白其原理。,47,应用举例(八)：信封开封设计,应用背景：文具店出售信封的样式如下图，不同大小和格式的信件或文档有与之相匹配的信封。大页面的文件可用比其稍大些的信封封装以便拆开。人们往往认为撕开胶粘的信封是很快捷方便的，但是，这种方法通常会把信封内的文件撕坏或使信封开口变粗糙。如果借助某种辅助工具在剪开前抖动信封，就可既不损坏文件又获得好看的开口。但是，该方法给用户带来了不便。因此，设计一种能又快又可靠地拆开

29、的信封很有必要。,48,6,1.问题描述：怎样用最少的时间安全快捷地取出信封内的文件或资料。2.解决思路和关键步骤：节约拆信时间与降低拆信的可靠性之间的矛盾，该矛盾是时间节约导致拆信可靠性下降，查矛盾矩阵表得M25-27=10,30,4,即以下发明创新原理：10：预加作用；30：采用柔性壳体或薄膜；4：不对称性；,3.在上述三个原理中，重点考虑前两个原理。A.发明创新原理10建议：1预置必要的动作、功能；2预先在方便的位置安置相关设备，使其在需要的时候及时发挥作用而不浪费时间；B.发明创新原理30建议：1使用柔性壳体或薄膜替代传统的三维结构；2使用柔性壳体或薄膜，将物体与环境隔离；,49,实际

30、设计方案,根据发明创新原理10和发明创新原理30建议的信封设计是通过封装前于封盖下放置拆封线或拆封条来实现。该方案已申报美国专利，如图所示。,50,应用举例（九）：飞机机翼的变革,应用背景：早期的飞机机翼都是平直的。最初是矩形机翼，很容易制作。但由于其翼端宽，会给飞机带来阻力，严重地影响了飞机的飞行速度。之后开发出梯形翼，大大增加了飞机速度。然后，西方发达国家的喷气式飞机先后上天。飞机开始进入喷气式时代，其飞行速度迅速提高，很快接近音速。机翼上出现“激波”，使机翼表面的空气压力发生变化。但是同时飞机阻力骤然剧增，比低速飞行时大十几倍甚至几十倍，这就是所谓的“音障”。为了突破“音障”，许多国家都

31、在研制新型机翼。德国人发现，把机翼做成向后掠的形式，像燕子的翅膀一样，可以延迟“激波”的产生，缓和飞机接近音速时的不稳定现象。但是，向后掠的机翼比不向后掠的平直机翼，在同样的条件下产生的升力小，这对飞机的起飞、着陆和巡航都带来了不利的影响，浪费了很多燃料。能否设计一种适应各种飞行速度，具有快慢兼顾特点的机翼呢？这成为当时航空界面临的最大课题。,51,7,问题分析,如何使用技术矛盾来分析该问题：速度提高和运动物体能耗增加之间的矛盾M9-19=8,15,35,38。综合考虑后，选择以下两条发明创新原理：原理15：动态化原理35：参数变化改变飞机的飞行形态，既在不同的飞行状态下得到不同的气动外形，可

32、以在很大程度上节约不必要的能耗。根据原理35物体的参数变化结合原理15动态性给出的启示，将飞机的机翼做成活动部件。起飞和降落过程中使用平直翼，在低速飞行中可得到较大的升力，从而缩短跑道的长度，借此节约了能量；而高速飞行过程使用三角翼可以轻易地突破音障，减轻机翼的受力，提高飞机在高速飞行强度，也降低了能量的消耗。,52,变后掠翼战斗机,实际应用中，设计者设计成功了这种在当时是新型的F111变后掠翼战斗轰炸机，这是世界是第一架应用变后掠翼设计思想的飞机，而世界战机家族又多了“变后掠翼战斗机”这个新成员。,F111战斗机处在起飞阶段，机翼呈平直状，获得较大的升力，良好的低速特性，从而有效地解决了飞机

33、在低速度状态下速度与能量之间的矛盾。,53,变后掠翼战斗机,F111在云层之上高速飞行，两翼后掠减小阻力，从而减小了能耗，延迟“激波”的产生，缓和飞机接近音速时的不稳定现象，使飞机能够达到更高的速度。该飞机可在不同的速度之下采用不同的后掠角，以适应当前的飞行速度。,54,应用举例（十二）：免充气空心轮胎,应用背景：徐州有位发明家通过观察发现，现有的自行车、残疾人用车的轮胎都必须时常充气；而一旦轮胎被意外戳破或刮破，就必须立即修补和充气，给日常生活带了不便和烦恼。那用实心轮胎能解决这个问题吗？的确可以。但实心轮胎如同飞机起落架轮胎一样，不仅造价贵，还十分笨重。于是，该发明家想：能否发明一种既不需

34、要充气，又能在一定承重条件下保持较大弹性的轮胎呢？用TRIZ法来尝试一下。对照39个通用工程参数，采用实心轮胎时参数27可靠性得到改善，而由于采取实心轮胎导致参数1运动物体的重量的恶化。特性参数27和特性参数1之间构成矛盾对。通过查询附录A技术矛盾矩阵表得M27-1=3,8,10,40，对应的发明创新原理为：原理3：局部质量原理；原理8：质量补偿原理；原理10：预加作用原理；原理40：应用复合材料原理。,55,8,问题分析,对照这四条发明创新原理，可以构思出免充气轮胎的方案。局部质量原理：首先取消内胎，只用外胎。在具体设计制造时，先用钢丝包裹橡胶做成一个环形的框架，从框架的径向截面看，是一个网

35、络状结构。在该环形框架表面再敷一层较厚的橡胶外胎层，就成为一只免充气轮胎。采用钢丝包裹橡胶符合原理40（应用复合材料）。在网状结构中，质量即钢丝和橡胶只分布在网状的网线上，网线间的孔是空白的，符合原理3（局部质量）。同时网状结构的网线的布置以考虑能使轮胎承受压力为主，符合原理8（质量补偿）和10（预加作用）。,56,图中三种轮胎，分别为充气轮胎、实心轮胎和免充气轮胎。实验数据表明，免充气自行车轮胎的寿命可超过充气轮胎。在免充气的自行车轮胎上扎若干小孔，根本不影响其正常工作。目前产品已经行销海内外。,57,应用举例（十三）：折叠嵌套拖鞋与折叠方桌,应用背景：经常出差、旅行的人们，希望能自带一双合

36、脚的拖鞋，但由于拖鞋形状的问题，放置于旅行箱很占地方。需要改善的通用工程参数是8静止物体的体积，即拖鞋的体积要小。会损害的通用工程参数为12物体的形状。查技术矛盾解决矩阵表得到解决方法 M8-12=7,2,35，即发明创新原理：原理7：嵌套原理；原理2：分离与分开原理；原理35：参数变化原理。尝试原理7。根据该原理，考虑让拖鞋突出部分嵌套进拖鞋主体部分即鞋底。,58,9,图为日本某设计师设计的便携拖鞋。在组装之前，拖鞋与普通鞋垫没什么区别，可以很方便的塞进旅行箱，带上五六双也没有问题。在使用时，只要将两头微微翘起的环状边缘向内拉起并扣在一起，一双漂亮的拖鞋就瞬间现身了。,59,折叠嵌套方桌,同

37、样，可以设计出方便携带与存放的折叠嵌套桌，如图。,60,应用举例（十四）：医药箱版瑞士军刀,应用背景：瑞士军刀利用的是合并、折叠嵌套的多用途设计理念，对应40条发明创新原理的第5条“合并原理”和第7条“嵌套原理”。同理，可以设计一套新型的紧急医疗用“瑞士军刀”，如图所示。只要将其部件一一打开，你就会发现这原来是一款微型医药箱创可贴、急救药丸、消毒喷雾和哨子，小小的空间一点也不浪费，满满当当。正如依据该设计生产出的产品广告中所写：“移除的是刀光剑影的锋利，留下的是满满的爱与和平”。,61,医药箱版瑞士军刀,是不是很有创意,62,应用举例（十五）：自动伸缩的面板插座,应用背景：在日常生活中，有不少

38、人都遇到过插座太远、电器电源线太短的情况，在使用电吹风、笔记本电脑时给人带来姿势或移动的不方便。如图4.22A中女士使用电吹风时受到电源线长度的限制不能方便的使用，并且还需留意以免扯出插头。最直接的解决办法是把各种电器的电源线都加长，保证长距离使用。不过对生产厂家来说电器的生产成本将提高，对用户来说长电源线可能带来放置和使用的不便。,63,问题分析,尝试用TRIZ法来解决此问题。即如果希望改善参数33可操作性，将导致参数26物质或事物的数量消耗增多。查附录A技术矛盾矩阵表得解决方法M33-26=12,35。发明创新原理12等势性原理，在此很难用上。发明创新原理35为参数变化原理，包括长度、温度

39、、固液气三态等参数的变化。还可以从另一角度来构思原有装置的矛盾对，如果添加一个多孔有线插座，也能解决问题，即改善参数35适应性及多样性，但同时导致参数36装置的复杂性增加不少，查技术矛盾矩阵列表得解决方法 M35-36=15,29,37,28。其中的发明创新原理15为动态化原理，根据该原理也可以联想到让插座变得伸缩自如。综合两个矛盾对，可以认为采取发明创新原理35参数变化和发明创新原理15动态化的结合来解决矛盾。,64,解决方案,图为按发明创新原理35、15重新设计的插座。,65,应用举例（十八）：纸杯隔热设计,应用背景：由于人们对卫生条件的重视程度日益增加，日常生活中一次性纸杯的使用率越来越

40、高。方便虽是方便，但在装满开水时这种杯子就会变得烫手难端，比较不好用。有些厂家为了解决此问题，便在设计纸杯时给纸杯加上了手柄(图A）。这样的确使装有开水的纸杯变得容易端持了，但同时大大增加了成本，并且由于不好叠放，给纸杯的包装和运输添加了难度。,66,问题分析,有没有一种既方便实用又好看的解决方法呢？现用TRIZ法来分析一下。要改善的通用工程参数是17温度，即希望在温度较高的情况下实现人抓起杯子的操作，让人能喝到可口的饮料。同时会损害的通用工程参数是36装置的复杂性，如上面所述的纸杯上加装手柄。查技术矛盾矩阵得解决方案为M17-36=2,17,16，即发明创新原理：原理2：分离与分开原理；原理

41、17：维数变化原理；原理16：不完全达到或者超过的作用原理。原理16在此很难适用。综合应用原理2和原理17，就可以通过增加装置的层数，相当于增加维数，同时将纸杯与人手接触的部分分离开，既不烫手又方便端持。,67,解决方案,对应的有三种设计：第一种是杯托法（图B）；第二种是加套法（图C）；第三种是加柄法（图D）。,68,为了方便发明人有针对性的利用40条发明创新原理，德国TRIZ专家统计出40条发明创新原理中特别适用于1）走捷径立即可求解，10条；2）有利于设计场合，13条；3）有利于大幅降低成本的三大类发明原理，10条。,69,4.5 40个发明创新原理的使用窍门,35.参数变化原理10.预加

42、作用原理1.分割与切割原理28.机械系统替代原理2.分离与分开原理15.动态化原理19.周期性作用原理18.利用机械振动原理32.颜色变化原理13.反向功能原理,70,10个使用频率最高的创新原理,1.分割与切割原理2.分离与分开原理3.局部质量原理4.不对称原理26.复制原理5.通用原理7.嵌套原理（集成原理）8.质量补偿原理（反重力原理）13.反向功能原理15.动态化原理17.维度变化原理（主要是扩大）24.利用中介质原理31.利用多孔材料原理,71,应用于设计场合的13个创新原理,1.分割与分离原理2.分离与分开原理（取消某一部分）3.局部质量原理5.通用万能原理10.预加作用原理16.不完全达到或超过原理20.持续有效作用原理25.自服务原理26.复制原理28.用价廉而寿命短的代替昂贵而寿命长的原理,72,可大幅度降低产品成本的10个创新原理,物理矛盾和技术矛盾是可以彼此转换的。通常来说，许多技术矛盾，经过分解和细化，最终都转化成为物理矛盾。4个分离原理与40条发明创新原理的对应,73,物理矛盾和技术矛盾之间的联系,