TRIZ及应用完整

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1、图5.24直线电动机抽油泵系统与柱塞泵结构1井壁；2直线电动机；3电缆、信号线；4筛管；5下井油阀泵；6游动阀；7上井油阀；8传感器；9托桶；10油管；11套管；12电缆；13井口装置；14控制柜:15泵筒；16柱塞；17动子field）。物质是任何东西，如太阳、地球、轮船、飞机、计算机、水、X射线、齿轮、分子 等。场是某种形式的能量，可以是核能、电能、磁能、机械能等。在TRIZ中，功能的基本描述如图5.25所示。图中F为场，S及S分别为物质。其意义为S与S之间通过场F分别为物质。其意义为S与S之间通过场F的相互作用改变S11 2 1 2图5.25简化的物质一场符号组成功能的每个元件都有其特殊

2、的角色。s为被动元件，起被作用、被操作、被改变的角 色。S为主动元件，起工具的作用，他操作、改变或作用于被动元件S .S又被称为工具。F2 1 2 为使能元件，它使S与S相互作用。1 2物质一场中的物质通过场相互作用，如图5.26所示，图5.26a表示物质产生场，图5.26b 表示场作用于物质，图5.26c表示物质S将场F转变为F , F与F可以是相同或不同的场。1 2 1 2S(a)(b)(c)图 5.26物质与场间可能的相互作用图5.27所示为物质一场表示的功能，可解释为人手产生的机械能（F）驱动牙刷（S一） 刷牙（S），电能（F）驱动车床（S ）车削工件（S），或机械图5*27 物质-场

3、表1 2 1 能（F）驱动主轴（S ）带动三爪自定心卡盘上的工件（S ）旋 转。21路线81 ：增加物质一场的复杂性。示的功能图5.28a所示为该路线。初始系统具有不完整物质一场， 如图5.28b所示缺少场。首先将其进化为完整的物质一场，如 图5.28c所示；之后将其进化为复杂的物质一场，如图5.28d 图5028f所示。图5.28d、e中增加了场F2,经常起 控制作用，使不可控的物质一场变得可控；图5.28f表示物质 场的串联。复杂物质-场何W(0图5.28增加物质一场的复杂性路线例517：离心铸造原理。离心铸造是目前管筒类铸件理想的生产方法。首先，在离心力的作用下，铸件内部组织非 常致密；

4、其次，由于是一次铸造成形，加工量很小，提高了铸造效率。另外，在材质的选择 上，也可以最大限度地满足使用性能二不必考虑加工性能。图5.29所示为卧式离心铸造机的铸造原理，其铸型是绕水平轴旋转的，他主要用于生产 长度大于直径的套类和管类铸件。该机主要通过主动定量浇注系统，将合金液体注入旋转的管模中，同时离心机沿着轴向平稳旋转，完成离心浇注，最后经过水冷却，用牵引机将铸件 脱离铸造机。图5.29离心铸造原理图5.30a所示为传统铸造中模具与铸件及重力场之间的物质一场模型。该模型中模具是工具 S，铸件是物质S，场为重力场，即在重力作用下，物质充满模具的内腔，形成工件。为了 形成更高质量的铸件，提高浇注

5、过程的可控性是基本方法之一。图5.29所示的离心铸造原理 的物质一场模型如图5.30b所示。该模型是图5.30a向复杂物质一场模型的一种进化结果。St铸件Fp重力场F2：便模具坯转的能量场()图5.30物质一场模型例5.18：中药滴丸机原理传统的滴丸设备采用自由滴制的方式，这些设备均采用纯机械、敞口滴制的方式，即药液 与大气相通，滴嘴出口的温度与压力不受控制，完全靠药液的自重完成下滴，因而在实际滴 制过程中难以保证丸重均匀和圆整性要求，废品率较高。先进的剂型需依赖先进的生产设备, 故需要对传统滴制设备进行创新设计。图5.31所示为新设计的一部分。压力传感器12检测密封药罐底部的压力，并驱动压力

6、电 控开关9及10动作，温度传感器5检测加热介质4的温度，并驱动加热管3动作。由于压力 与温度的自动控制，从滴嘴滴出的滴丸重量均匀。图5.32a所示为传统滴丸机的物质一场模型。该模型中滴头是工具S，药液是物质S，场 喂重力场，即在重力的作用下，物质s流过滴头s，形成滴丸。为了保证11 2图5.31中药滴丸设备创新1密封药罐；2加热罐；3加热管4加热介质；5温度传感器；6药液补充罐；7药液补充电控开关；8液位传感器；9气体加压电控开关；10气体减压电控开关；11滴嘴（头） 12压力传感器滴丸质量均匀，形成更高质量的滴丸及合格率，提高滴制过程的可控性是基本方法之一。图 5.32b所示为新设计滴丸机

7、的物质一场模型。该模型是图5.32a所示模型向复杂物质一场模 型的一种进化结果。图5.32滴丸机物质一场模型Sp药液濟头Fp賣力场Fj!可揑压力场 F护可控温度场9）定律9：增加和谐性该定律指交变作用本身与完成这些作用的零部件之间要和谐，且不断增加其和谐性。实际 运行系统的主要部件或子系统都要互相配合、和谐工作，这是系统产生规定运动或动作的基 本保证。如果组成系统的主要部件或子系统不和谐，将出现部件或子系统间的干涉，系统的 性能将会受到影响，甚至不能正常工作。该条定律的应用可以有多种方法：（1）保持子系统、部件或零件间交变运动或参数的和谐性；（2）应用谐振；（3）避免采用不必要的交变运动。部件

8、或子系统间的和谐性有时与自然频率或动态特性无关，而与各部件或子系统间的运动或动作顺序有很大关系。合理安排该类顺序，系统的和谐性将得到改善。例5.19：油漆喷枪的改进。传统的油漆喷枪有两个阀门分别控制进入喷嘴的油漆及空气，其动作顺序为：喷枪呗激发 后，空气控制阀门首先开启，之后油漆控制阀门开启，系统进入工作状态。为了停止工作， 油漆控制阀门首先关闭，之后空气控制阀门关闭。该喷枪所喷油漆表面存在质量问题，即当 喷枪开始工作及停止后，均有油漆液滴从喷口流到被喷漆表面。改变交变运动的和谐性可以解决该问题。美国专利No.4759502提出的解决方案为：油漆控 制阀门首先开启或关闭，在很短时间差内空气阀门

9、要开启或关闭，两者的时间差要能够调节。 该解决方案改善了被喷油漆表面的质量。路线91 :功能一时间动力学。该路线如图5.33所示。完成每项功能都需要时间，如图5.33所示的功能1、2、3是要完成 的几项功能。如图5.33a所示路径同时完成功能1及2，节省了总的时间；图5.33b所示路 径表明减少完成某项功能（如功能1）的时间；图5.33c所示路径表明要顺序完成多项功能, 但每一项功能都要节省时间。功能2时间功能1时同功能3时间(b)(c)功能i* 功能i功能2功勒图5.33功能一时间动力学路线例5.20:信息压缩技术。保存在文件中的信息常常包含同一信息的重复序列，使得信息文件占用很大的存储空间

10、， 通过网络传输信息是速度很慢，因此需要对信息文件进行压缩处理。有这样一种软件，它可 以将信息文件中的数据按照紧密的格式进行重新排列，使文件的长度减少，或者将多个文件 按照紧密的格式放在一个文件中，使每个文件的长度都有所减少，这种软件被称为“压缩” 软件。压缩软件将文件的长度减少，充分利用磁盘空间，如同给计算机中的文件“减肥”一 样。如WinRAR，它是一个压缩文件管理工具，能备份数据，减少E-mail附件的大小，解 压缩从Internet上下载的RAR、ZIP和其他格式的压缩文件，并能创建RAR和ZIP格式的压 缩文件。北京大学王选教授采用汉字字形信息压缩与还原，包括三方面内容：一是字形信息

11、压缩技 术，将汉字分为规则笔画与不规则笔画，用参数来描述规则笔画的长、宽、倾斜度及各种笔 锋，采用向量逼近不规则笔画的轮廓，使得汉字信息压缩率达1;500;二是高速还原算法，能 够快速将汉字压缩信息不失真地还原成点阵；三是文字变倍的可靠算法，当字号变化时能保 证字形不失真。基于这些研究开发了精密照排系统。5.4技术进化潜力进化定律定义了技术进化的方向，进化路线定性的指出了技术系统沿每一进化方向的具体 进化阶段，从结构进化的特点描述产品技术所处的状态序列。其实质是产品如何从一种核心 技术移动到另一种新的核心技术，可以根据进化路线确定新一代产品的创新设想。因此，技 术进化模式与进化路线具有技术预测能力。图5.34所示为某进化定律下的一条技术进化路线，该进化路线是从状态1开始的，最高状 态是状态5。按照该进化路线分析产品的技术进化水平，如果技术水平处于进化状态3,则此 进化状态成为当前进化状态。进化状态4及5还没有达到，就是说产品的当前技术水平还没 有达到的进化状态，这两个进化状态称为具有潜力的进化状态。技术进化潜力就是存在于当 前进化状态和最高进化状态之间的状态总称。图5.34 一条技术进化路线