1第4章物理矛盾與技術矛盾解決原理

理論根底沖突分析40條創造創新原理建議方案物質–場分析ARIZ算法分析76個標準解需求功能分析效應知識庫

技術系統進化模式問題分析分析工具基于知識的工具結論矛盾矩陣2回憶：TRIZ法體系結構23系統進化S曲線4.1矛盾的概念及分類 4.2物理矛盾及其解決原理 4.3技術矛盾及其解決原理 4.4矛盾矩陣及其應用 4.4.1矛盾矩陣的構造 4.4.2矛盾矩陣的應用 4.4.3技術矛盾解決方法實際應用舉例 4.5TRIZ法技術矛盾和物理矛盾解的根本思路 4.640條創造創新原理的使用竅門 4矛盾普遍存在于各種產品或技術系統中。技術系統進化過程就是不斷解決系統所存在矛盾的過程。矛盾的類型54.1矛盾的概念及分類所謂物理矛盾是指為了實現某種功能，一個子系統或元件應具有某種特性，但該特性出現的同時會產生與此相反的不利或有害的后果。64.2物理矛盾及其解決原理物理矛盾一般來說有兩種表現：一是系統中有害性能降低的同時導致該系統中有用性能的降低；二是系統中有用性能增強的同時導致該系統中有害性能的增強。飛機的機翼大小，起飛大，飛行小大小，攜帶小，顯示屏和鍵盤大一塊菜地，要全部種白菜，又要全部種蘿卜。7常見的物理矛盾解決物理矛盾就是要滿足雙方相反的要求。序解決方法應用舉例1矛盾特性的空間分離用齒形帶進行運動傳遞可降低因齒輪嚙合運動產生的噪聲。2矛盾特征的時間分離折疊式自行車在行走時體積大，在儲存時因折疊體積變小。3不同系統或元件與另一系統相連軋鋼時，傳送帶上的鋼板首尾相連，使鋼板端部保持一定溫度。4將系統改為反系統，或將系統與反系統相結合為防止潤滑系統滲漏，常采用密封裝置。5系統作為一個整體具有特性+B，其子系統具有特性－B鏈條與鏈輪組成的傳動系統是柔性的，但每個鏈節卻是剛性的。8物理矛盾的表示方法〔11種〕序解決方法應用舉例6微觀操作為核心的系統微波爐可代替電爐加熱食物。7系統中一部分物質的狀態交替變化液化氣：運輸時氧氣處于液態，使用時處于氣態8由于工作條件變化使系統從一種狀態向另一種狀態過渡形狀記憶合金管接頭在低溫下很容易安裝，而常溫下不會松開。9利用狀態變化所伴隨的現象一種輸送冷凍物品裝置的支撐部件是由冰制成的，在冷凍物品融化過程中能最大限度地減少摩擦力。10用兩相的物質代替單相的物質拋光液可由一種液體與一種粒子混合組成。11通過物理作用及化學反應使物質從一種狀態過渡到另一種狀態為了增加木材的可塑性，可將木材注入含有鹽的氨水。9物理矛盾的表示方法〔11種表示法〕〔續〕2.時間別離將矛盾雙方別離在不同的時間，以降低解決問題的難度。當系統矛盾雙方在某一時間只出現一方時，時間別離是可能的。將飛機機翼設計成可調的活動機翼，以適應在飛行中各個時間段的不同要求。又如為了解決用電頂峰期電能緊缺的矛盾，進行時間別離，用電低峰時降低電價，鼓勵人們低峰時間用電。物理矛盾的表示方法〔11種表示法可由四個原理表述〕1.空間別離將矛盾雙方別離在不同的空間，以降低解決問題的難度。當系統矛盾雙方在某一空間只出現一方時，空間別離是可能的。測量海底時，將聲納探測器與船體空間別離，用以防止干擾，提高測試精度。又如在快車道上方建立人行天橋，車流和人流各行其道，實現空間的別離。4.整體與局部別離將矛盾雙方在不同的層次別離，以降低解決問題的難度。當系統矛盾雙方在系統層次只出現一方時，整體與局部別離是可能的。固定矛盾：人打不能離開，又需要離開電線與主機連在一起。機械系統的替代，電磁場子母機11物理矛盾的表示方法〔4種表示法〕3.條件別離將矛盾雙方在不同的條件下別離，以降低解決問題的難度。當系統矛盾雙方在某一條件性下只出現一方時，條件別離是可能的。高臺跳水要求：水硬〔防止運發動撞擊池底〕水軟〔防止運發動受傷〕條件別離：采用物理參數改變水的密度，向游泳池的水中打入氣泡，降低水的密度，使水變得柔軟一些，防受傷1.矛盾元素是通用工程參數，不同的設計條件對它提出了完全相反的要求。例如，對于建筑領域，墻體的設計應該有足夠的厚度以使其鞏固。同時，墻體又要盡量薄以使建筑進程加快并且總重比較輕。2.矛盾元素是通用工程參數，不同的工況條件對它有著不同的要求。例如，某個裝置要實現溫度到達100℃，又要實現溫度到達200℃；燈泡的功率既要是25W，又要是100W。3.矛盾元素是非工程參數，不同的工況條件對它有著不同的要求。例如，冰箱的門既要經常翻開，又要經常保持關閉；道路上既要有十字路口，又要沒有十字路口；歌詠比賽的獎項既要設立得多，又要設立得少等。12物理矛盾的類型這是古時候的一個神話故事。有一次土地爺外出，臨行前囑咐他的兒子替他在土地廟“當值〞，并且一定要把前來祈禱者的話記下來。他走后，前前后后來了四個祈禱者——一位船夫祈禱趕快刮風，以便乘風遠航；一位果農祈禱別刮風，防止把快成熟的果子給刮下來；一個種地的農民祈禱趕緊下雨，以免耽誤播種的季節；一位商人祈禱千萬別下雨，以便趁著好天氣帶著大量的貨物趕路。這一下子可難住了土地爺的兒子，他不知該怎么辦才能滿足這些人們的彼此不同的要求，只好把所有祈禱者的話都原封不動地記了下來。13案例1土地爺的哲學很快，土地爺回來了，看了兒子的記錄，哈哈一笑說，別愁眉苦臉了，照我的方法做就是了，肯定能滿足他們各自的要求。土地爺提筆在上面批了四句話：刮風莫到果樹園，刮風河邊好行船；白天天晴好走路，夜晚下雨潤良田。如此一來，四個不同的祈禱都如愿以償、皆大歡喜。其實，土地爺的前兩句話說的是風的“空間別離〞，后兩句話說的是雨的“時間別離〞。14案例1土地爺的哲學—續空間別離時間別離空間別離案例折彎槍時間別離分析問題：燃具工作時燃氣的輸入大小希望可控，從而減少能源的浪費。當加熱鍋時，應加大燃氣輸入量，當鍋是空的或鍋不在位置時，應僅輸入少量燃氣，起保溫或保持爐火燃燒的功能。物理矛盾提取：根據條件的不同，希望燃氣輸入可大可小，構成物理矛盾。17案例3燃灶燃氣輸入控制使用別離原理中的條件別離原理來解決。根據鍋里食物的質量進行別離。當鍋被取走或鍋內食物較輕時，移動桿受彈簧推力向上移動，移動桿上的控制孔與輸氣管道上的孔幾乎封合，燃氣輸入會變小。2.當鍋內裝有食物放在此燃具上時，移動桿受鍋的重力下移量增加，控制孔與主管上的孔口相連局部變大，輸氣量也隨之變大。18案例3燃灶燃氣輸入控制—續技術矛盾表現為：在一個子系統中引入一種有用功能后，會導致另一子系統產生一種有害功能，或加強了已存在的一種有害功能；一種有害功能會導致另一子系統有用功能的削弱；有用功能的加強或有害功能的削弱使另一子系統或系統變得復雜。194.3技術矛盾及其解決原理 TRIZ法通過對百萬件專利的詳細研究，提出用39個通用工程參數來描述技術矛盾。在實際應用時，首先要把組成矛盾雙方的性能用該39個通用工程參數來表示，這樣就將實際工程技術中的矛盾轉化為一般的標準的技術矛盾。TRIZ法研究人員在對全世界專利進行分析研究的根底上，提出了40條解決技術矛盾的創造創新原理。這兩表是解決技術矛盾的關鍵。2039個通用工程參數與40個創造原理1.運動物體的重量2.靜止物體的重量3.運動物體的長度4.靜止物體的長度5.運動物體的面積6.靜止物體的面積7.運動物體的體積8.靜止物體的體積9.速度10.力11.應力或壓力12.形狀13.結構穩定性27.可靠性28.測試精度29.制造精度30.物體外部有害因素作用的敏感性31.物體產生的有害因素32.可制造性33.可操作性34.可維修性35.適應性及多用性36.裝置的復雜性37.監控與測試的困難程度38.自動化程度39.生產率14.強度15.運動物體作用時間16.靜止物體作用時間17.溫度18.光照度19.運動物體的能耗20.靜止物體的能耗21.功率22.能量損失23.物質損失24.信息損失25.時間損失26.物質或事物的數量

2139個通用工程參數40個創造原理序號原理名稱序號原理名稱序號原理名稱序號原理名稱No.1分割No.11預先應急措施No.21緊急行動No.31多孔材料No.2抽取No.12等勢性No.22變害為利No.32改變顏色No.3局部質量No.13逆向思維No.23反饋No.33同質性No.4非對稱No.14曲面化No.24中介物No.34拋棄與修復No.5合并No.15動態化No.25自服務No.35參數變化No.6多用性No.16不足或超額行動No.26復制No.36相變No.7套裝No.17維數變化No.27廉價替代品No.37熱膨脹No.8重量補償No.18振動No.28機械系統的替代No.38加速強氧化No.9增加反作用No.19周期性動作No.29氣動與液壓結構No.39惰性環境No.10預操作No.20有效運動的連續性No.30柔性殼體或薄膜No.40復合材料22TRIZ法解決問題流程大致分為四步：1.對待解決的實際問題作詳盡的分析并提取存在的矛盾，2.將該矛盾轉化為TRIZ法中的某種通用問題模型，3.利用TRIZ法工具得到TRIZ法提供的通用形式的解，4.把TRIZ解具體化為針對該實際問題的具體解。234.4矛盾矩陣及應用矛盾矩陣是用39個通用工程特征參數組成的39×39正方矩陣。該矩陣的行是按39個通用工程特性參數依次排列，代表工程參數需要改善的一方；該矩陣的列也是按39個通用工程特性參數依次排列，代表工程參數可能引起惡化的一方。矩陣元素用Mi-j表示，其下標i表示該元素的行數，下標j表示該元素的列數。244.4.1矛盾矩陣的構造由于矛盾不可能由自身造成，行與列號相同〔i=j〕的矩陣元素Mi-j為空集，用“＋〞表示；假設i≠j時，矩陣元素為空集，指這兩個特征參數間不構成矛盾，或是存在矛盾但尚未找到適合的解，用“－〞號表示；假設i≠j時，矩陣元素Mi-j為非空集，其數值為解決所在的行與列通用工程特征參數所產生的技術矛盾的相關創造創新原理的編號，可在技術矛盾矩陣表中找到。4.4.1技術矛盾矩陣表〔局部〕26技術矛盾矩陣表〔局部〕第一步，分析問題，找出可能存在的技術矛盾，最好能用動賓結構的詞來表示矛盾。第二步，針對具體問題確認一到幾對技術矛盾，并將矛盾的雙方轉換成技術領域的有關術語，進而根據有關術語在TRIZ提供的39個通用工程特性參數中選定相應的工程參數。第三步，按照相矛盾的通用工程參數編號i和j，在矛盾矩陣中找到相應的矩陣元素Mi-j，該矩陣元素值表示40條創造創新原理的序號，按照該序號找出相應的原理供下一步使用。第四步，根據已找到的創造創新原理，結合專業知識，尋找解決問題的方案。一般情況下，解決某技術矛盾的創造原理不止一條，應該對每一條相應的原理作解決技術矛盾方案的嘗試。第五步，如果第四步的努力沒有取得較好的效果，就要考慮初始構思的技術矛盾是否真正表達了問題的本質，是否真正反映了針對問題創新改進的方向。應重新設定技術矛盾，并重復上述工作。274.4.2技術矛盾矩陣的應用每一分鐘都有幾十塊隕石撞擊到地球上。由于對隕石成分和結構的分析能提供更多關于太陽系的信息，所以科學家需要獲得更多的隕石。但區分隕石和普通巖石很困難，必須消耗大量的時間在地球外表將隕石挑揀出來，但往往僅能得到約百萬分之一。這就產生了技術矛盾，即必須尋找大量隕石，但會大大增加尋找的時間。改善的通用工程參數是37〔監控和測試的困難程度〕：為了得到隕石，必須對地面上所有的石塊進行分析；惡化的通用工程參數是將消耗大量時間即25〔時間損失〕。因此本例子的技術矛盾是“監控和測試的困難程度vs時間損失〞。28提取技術矛盾對：隕石撞地球在射擊運發動的訓練中需要有供練習的靶標，當運發動擊中靶標后，靶標破裂成大量的碎片落到地面上，難以清掃。這個問題的技術矛盾初始可表述為：具有一定體積的飛行靶標對射擊運發動的訓練是必要的，但靶標碎片又將地面弄臟亂。改善的通用工程參數是：希望增大靶標體積〔序號7運動物體的體積〕惡化的通用工程參數是：靶標碎片對地面產生作用〔序號31物體產生的有害因素〕的矛盾。因此本例子的技術矛盾是：“運動物體的體積VS物體產生的有害因素〞。29提取技術矛盾對：射擊場清掃技術矛盾解決方法的步驟：步驟一分析問題，發現矛盾。步驟二根據TRIZ，表述矛盾。采取某項措施時,矛盾對中的一個參數變優,另一個參數變劣。步驟三對照工具，得出解法。在矩陣表中尋找該矛盾對的解決方法。步驟四針對問題，構思設計。回到具體技術系統，解決具體問題。304.4.3技術矛盾解決方法實際應用舉例分析：取杏仁時必須去殼，現用錘砸或用機械方式壓碎。制造性能好但產品的形狀不好。查39個通用工程參數，得出32〔可制造性〕和12〔形狀〕之間有技術矛盾。TRIZ法求解：查39×39矛盾矩陣，得出可用的創造創新原理為1〔分割與切割〕、28〔機械系統的替代〕、13〔反向〕和27〔用廉價而壽命短的替代昂貴而壽命長的物體〕。分析改進的具體技術方案：分割意味要把殼完全分開，機械系統的替代意味要用另一種系統，反向意味應從里向外加力。在密閉容器內參加高壓空氣，突然降壓，杏仁內的空氣膨脹，立刻翻開杏仁殼。為了得到高壓，可用高壓空氣，也可加熱容器使氣壓升高。類似的技術問題：開雞蛋殼，開蠶豆殼，開核桃。31應用舉例1：開啟果殼32應用舉例：升降定位式燃氣灶步驟一:分析問題，發現矛盾如下圖,家用燃氣灶具和鍋是一個小型技術系統,在功能域層面：燃氣燃燒產生熱量,熱量傳導到鍋和抵御外界干擾三項功能。在物理域層面,由被加熱的鍋,支鍋的支架,燃燒火焰和燃燒器四局部組成。物理域的四大局部保證功能域的最優實現。在現有燃氣灶中，燃氣的燃燒一般比較充分，不必做大的調整。而應該在以下三個方面提出創新措施：1，由于鍋底的形狀和大小不同，鍋底接觸火焰的程度不同，影響加熱效率。2，并且家用燃氣灶是一個開放的系統，外界環境氣流會影響火焰的穩定性。3，外界環境氣流會帶走一局部燃燒熱。33步驟二：根據TRIZ法，表述矛盾第一對矛盾：現有結構鍋底與燃燒器的距離隨鍋底的尺寸和形狀不同而變，火焰不能以最優的方式把熱量傳給鍋。查TRIZ，得到通用工程參數32〔可制造性〕和22〔能量損失〕之間構成矛盾對。第二對矛盾：燃氣灶的火焰長，外界氣流影響火焰的穩定，造成系統對環境有害因素的高度敏感和火焰靜尺寸變化的矛盾。是通用工程參數30〔物體外部有害因素作用的敏感性〕和4〔靜止物體的長度〕之間的矛盾。第三對矛盾：燃氣灶是開放的技術系統，環境里空氣會與系統內熱氣進行交換帶走熱量。從而構成35〔適應性及多樣性〕和22〔能量損失〕的矛盾。34由于鍋底的形狀和大小不同，鍋底接觸火焰的程度不同，影響加熱效率。并且家用燃氣灶是一個開放的系統，外界環境氣流會影響火焰的穩定性。外界環境氣流會帶走一局部燃燒熱。步驟三：對照工具，得出解法通用工程參數運動物體重量靜止物體重量運動物體長度能量損失123221運動物體重量+15,8,29,34…2靜止物體重量+…3運動物體長度8,15,29,34+…32可制造性………19，3535第一對矛盾：通用工程參數32〔可制造性〕和22〔能量損失〕查矛盾矩陣，得到解決矛盾的創造創新原理是19〔周期性作用原理〕和35〔參數變化〕。兩個創造創新原理結合一起思考，可以得到鍋底與燃燒器之間應該解決尺寸周期性變化時保持穩定距離的問題。由于鍋底的形狀和大小不同，鍋底接觸火焰的程度不同，影響加熱效率。解決方法：采用創造創新原理19和35的組合，隨鍋底尺寸和形狀的變動，鍋底與火焰的距離根本不變。采用支架可移動或者火焰可移動的方法。本例的創造專利采用了燃燒器可隨鍋底升降的方法。步驟三：對照工具，得出解法通用工程參數運動物體重量靜止物體重量運動物體長度靜止物體長度12341運動物體重量+15,8,29,34…2靜止物體重量+…3運動物體長度8,15,29,34+…30物體外部有害因素作用的敏感性………1，1836第二對矛盾：通用工程參數30〔物體外部有害因素作用的敏感性〕和4〔靜止物體的長度〕之間的矛盾。查矛盾矩陣，對應解決矛盾的創造創新原理為1〔分割與切割〕和18〔利用機械振動〕。分割與切割的原理在這里理解為把火焰分為細小區域，利用機械振動在此不適合。并且家用燃氣灶是一個開放的系統，外界環境氣流會影響火焰的穩定性。解決方法：應把火焰分割成細小區域，增加穩定性。用陶瓷紅外燃料器代替普通燃燒器噴頭，設置幾十個小孔為燃燒孔，燃燒充分穩定。步驟三：對照工具，得出解法通用工程參數運動物體重量靜止物體重量運動物體長度能量損失123221運動物體重量+15,8,29,34…2靜止物體重量+…3運動物體長度8,15,29,34+…35適應性及多樣性………1,15,1837第三對矛盾：35〔適應性及多樣性〕和22〔能量損失〕的矛盾查矛盾矩陣，所示的解決矛盾的創造創新原理編號18、15、1,分別是利用機械振動、動態化和分割與切割。利用機械振動在此不適合，分割與切割可以把燃氣灶系統和外界環境別離開來，而且應該是動態可變的。外界環境氣流會帶走一局部燃燒熱。解決方法：在支架上設置金屬保溫圈罩，隨鍋底變化可取用不同大小的保溫圈罩。本例考慮操作方便，只采用了一件保溫圈罩。升降式燃氣灶具的設計符合公理設計的第一公理，即獨立公理。功能要求和設計要素實現了一一對應。A〕保證燃燒穩定。應用蜂窩狀紅外燃燒器。該燃燒器由陶瓷塊拼接而成，每塊上有假設干通孔，火焰分割成細小狀態。B〕保證鍋底到火焰器的距離。應用可升降式的燃燒器，用杠桿重錘組合動作，用定距U環控制。C〕減少環境干擾。應用一定型面的保溫圈，分割燃燒系統和環境，到達提高鍋底吸熱量。本創新原理圖只完成了普適性設計方法中的第二步即方案設計。尚有整體設計和詳細設計沒有進行，對下面的設計工作，采用普適性設計方法會收到較好的效果。38纖維織成的防彈衣用于保護執法人員和軍事人員免于遭受手槍子彈的襲擊。纖維織成的防彈衣由于有多層纖維結構層，具有層疊式結構。纖維在結構層內相互以適當的角度定向排列。為了使纖維織成的防彈衣具有足夠的防護能力，這種防彈衣必須具有足夠的厚度，增加防彈衣的厚度會使其重量增加，靈活性降低。此外，使用這種厚厚的防彈衣的人員也不能充分通風。換句話說，較厚的防彈衣穿著時不太方便。由此定義技術矛盾：增加運動物體的長度〔防彈衣的厚度〕會降低操作流程的方便性〔防彈衣的舒適性〕。39應用舉例2：防彈衣通過查詢39X39矛盾矩陣，得知可能的解集是M3-33=[15，29，35，4]四個創造創新原理。應用第4號增加不對稱性原理，將物體的對稱形式變為不對稱形式。使防彈衣的纖維呈不對稱定向排列。每層纖維以相對于前一層作20°～70°范圍的不同角度旋轉，將纖維織各層間制造成定向轉動的排列形式。沿子彈飛行方向排列的大局部纖維可以確保防彈衣在受子彈沖擊的方向具有更高的強度。防彈衣的厚度和重量減小了。通過減小防彈衣的厚度提高了其舒適性，同時不會降低防彈衣的保護效果。應用舉例(四)：鈑金件零件圖a所示為某一鈑金件零件圖，在折彎前其展開圖如圖b所示。折彎加工時，由于拐角處會產生局部的塑性變形，其尺寸〔H-P〕很難保證。應用TRIZ法，分析找出該技術矛盾的一對工程參數，由矛盾矩陣找出解決問題的相應創造創新原理，再求具體解。413問題分析1.首先考慮到該鈑金件的形狀是其重要的工程特征，對照39個通用工程參數，其序號為12。又在折彎加工過程中，由于變形尺寸不易保證，其通用工程參數為32號，即可制造性。2.第12和第32通用工程參數構本錢問題的一對技術矛盾，在矛盾矩陣中找到第12行第32列矩陣元素，得M12-32=[1,17,32,28],其相應的創造創新原理分別為1號分割與切割、17號維數變化、32號顏色變化、28號機械系統替代。3.分析該工程實際問題，第32號和第28號創造創新原理與本問題無關，擬采用1號和17號創造創新原理來解決本問題。4.如圖c所示，通過局部切除局部材料的方法，對鈑金件展開圖拐角處切割一個斜槽，防止折彎過程中拐角處材料塑性變形所導致的尺寸精度的變化，以此解決了本問題的技術矛盾。42應用舉例(六)：去除飛機跑道上的積雪分析問題：下大雪后，要及時去除飛機跑道上的積雪。傳統上消除道路上的積雪可采用加助融劑的方法，但此法不適于飛機跑道，因為雪融化后的水分會對飛機在跑道上的行駛平安構成威脅。可以如以下圖所示，用裝在汽車上的強力鼓風機產生的空氣流來驅趕積雪。但積雪量大的時候效果并不明顯，必須加大氣流的流量和壓力，需要大的動力。現如何解決此技術難題。4334解決方案TRIZ法提供了40條創造創新原理。可以不強求構造矛盾對，而直接從40條創造創新原理中尋找答案。聯想比較目前經常見到的鏟除物件的方法，如用沖擊鉆開挖馬路路面，用嘴突然吹氣去除理發后留在頸項上的頭發，用手拍打地毯去除地毯中的灰塵，可采用40條創造創新原理中的第19條“周期性作用原理〞來實現創新設計。只要在鼓風機上加裝脈沖裝置，使空氣按脈沖方式噴出，就能有效地把積雪吹離跑道。還可以優化選用最正確的脈沖頻率、空氣壓力和流量。工程實際證明，脈沖氣流除雪效率是連續氣流除雪的兩倍。44應用舉例(七)：TRIZ開口扳手改進設計右圖是一種開口扳手的示意圖。圖中扳手在外力的作用下擰緊或松開一個六角螺母或螺釘。由于螺母或螺釘的受力集中到兩條棱邊，容易產生變形，而使螺母或螺釘擰緊或松開困難。為了解決這一問題，就必須減少扳手開口與螺母側面之間的間隙，甚至到達零間隙。這就要求提高螺母和扳手開口的尺寸精度，給螺母和扳手的制造帶來困難。455解決方案首先從39個通用工程參數中選擇并確定技術矛盾的一對特性參數：質量提高的參數：物體產生的有害因素〔No.31〕變小，即不會壓壞棱邊。帶來負面影響的參數：可制造性〔No.32〕變差，即要求扳手與螺母側邊無間隙。由矛盾矩陣確定可用創造創新原理M31-32=[4,17,34,26],即：No.4不對稱No.17維數變化No.34拋棄和修復No.26復制對No.17及No.4兩條創造創新原理的分析說明，扳手工作面的一些點要與螺母/螺釘的側面接觸，而不是與其棱邊接觸，就可解決該矛盾。46圖為美國專利USPatent5,406,868，該設計于1995年在美國獲得了專利。圖片雖不清晰，但完全可以明白其原理。47應用舉例(八)：信封開封設計應用背景：文具店出售信封的樣式如以下圖，不同大小和格式的信件或文檔有與之相匹配的信封。大頁面的文件可用比其稍大些的信封封裝以便拆開。人們往往認為撕開膠粘的信封是很快捷方便的，但是，這種方法通常會把信封內的文件撕壞或使信封開口變粗糙。如果借助某種輔助工具在剪開前抖動信封，就可既不損壞文件又獲得好看的開口。但是，該方法給用戶帶來了不便。因此，設計一種能又快又可靠地拆開的信封很有必要。4861.問題描述：怎樣用最少的時間平安快捷地取出信封內的文件或資料。2.解決思路和關鍵步驟：節約拆信時間與降低拆信的可靠性之間的矛盾，該矛盾是時間節約導致拆信可靠性下降，查矛盾矩陣表得M25-27=[10,30,4],即以下創造創新原理：10：預加作用；30：采用柔性殼體或薄膜；4：不對稱性；3.在上述三個原理中，重點考慮前兩個原理。A.創造創新原理10建議：1．預置必要的動作、功能；2．預先在方便的位置安置相關設備，使其在需要的時候及時發揮作用而不浪費時間；B.創造創新原理30建議：1．使用柔性殼體或薄膜替代傳統的三維結構；2．使用柔性殼體或薄膜，將物體與環境隔離；49實際設計方案根據創造創新原理10和創造創新原理30建議的信封設計是通過封裝前于封蓋下放置拆封線或拆封條來實現。該方案已申報美國專利，如下圖。50應用舉例〔九〕：飛機機翼的變革應用背景：早期的飛機機翼都是平直的。最初是矩形機翼，很容易制作。但由于其翼端寬，會給飛機帶來阻力，嚴重地影響了飛機的飛行速度。之后開發出梯形翼，大大增加了飛機速度。然后，西方興旺國家的噴氣式飛機先后上天。飛機開始進入噴氣式時代，其飛行速度迅速提高，很快接近音速。機翼上出現“激波〞，使機翼外表的空氣壓力發生變化。但是同時飛機阻力驟然劇增，比低速飛行時大十幾倍甚至幾十倍，這就是所謂的“音障〞。為了突破“音障〞，許多國家都在研制新型機翼。德國人發現，把機翼做成向后掠的形式，像燕子的翅膀一樣，可以延遲“激波〞的產生，緩和飛機接近音速時的不穩定現象。但是，向后掠的機翼比不向后掠的平直機翼，在同樣的條件下產生的升力小，這對飛機的起飛、著陸和巡航都帶來了不利的影響，浪費了很多燃料。能否設計一種適應各種飛行速度，具有快慢兼顧特點的機翼呢？這成為當時航空界面臨的最大課題。517問題分析如何使用技術矛盾來分析該問題：速度提高和運動物體能耗增加之間的矛盾M9-19=[8,15,35,38]。綜合考慮后，選擇以下兩條創造創新原理：原理15：動態化原理35：參數變化改變飛機的飛行形態，既在不同的飛行狀態下得到不同的氣動外形，可以在很大程度上節約不必要的能耗。根據原理35物體的參數變化結合原理15動態性給出的啟示，將飛機的機翼做成活動部件。起飛和降落過程中使用平直翼，在低速飛行中可得到較大的升力，從而縮短跑道的長度，借此節約了能量；而高速飛行過程使用三角翼可以輕易地突破音障，減輕機翼的受力，提高飛機在高速飛行強度，也降低了能量的消耗。52變后掠翼戰斗機實際應用中，設計者設計成功了這種在當時是新型的F111變后掠翼戰斗轟炸機，這是世界是第一架應用變后掠翼設計思想的飛機，而世界戰機家族又多了“變后掠翼戰斗機〞這個新成員。F111戰斗機處在起飛階段，機翼呈平直狀，獲得較大的升力，良好的低速特性，從而有效地解決了飛機在低速度狀態下速度與能量之間的矛盾。53變后掠翼戰斗機F111在云層之上高速飛行，兩翼后掠減小阻力，從而減小了能耗，延遲“激波〞的產生，緩和飛機接近音速時的不穩定現象，使飛機能夠到達更高的速度。該飛機可在不同的速度之下采用不同的后掠角，以適應當前的飛行速度。54應用舉例〔十二〕：免充氣空心輪胎應用背景：徐州有位創造家通過觀察發現，現有的自行車、殘疾人用車的輪胎都必須時常充氣；而一旦輪胎被意外戳破或刮破，就必須立即修補和充氣，給日常生活帶了不便和煩惱。那用實心輪胎能解決這個問題嗎？確實可以。但實心輪胎如同飛機起落架輪胎一樣，不僅造價貴，還十分笨重。于是，該創造家想：能否創造一種既不需要充氣，又能在一定承重條件下保持較大彈性的輪胎呢？用TRIZ法來嘗試一下。對照39個通用工程參數，采用實心輪胎時參數27可靠性得到改善，而由于采取實心輪胎導致參數1運動物體的重量的惡化。特性參數27和特性參數1之間構成矛盾對。通過查詢附錄A技術矛盾矩陣表得M27-1=[3,8,10,40]，對應的創造創新原理為：原理3：局部質量原理；原理8：質量補償原理；原理10：預加作用原理；原理40：應用復合材料原理。558問題分析對照這四條創造創新原理，可以構思出免充氣輪胎的方案。局部質量原理：首先取消內胎，只用外胎。在具體設計制造時，先用鋼絲包裹橡膠做成一個環形的框架，從框架的徑向截面看，是一個網絡狀結構。在該環形框架外表再敷一層較厚的橡膠外胎層，就成為一只免充氣輪胎。采用鋼絲包裹橡膠符合原理40〔應用復合材料〕。在網狀結構中，質量即鋼絲和橡膠只分布在網狀的網線上，網線間的孔是空白的，符合原理3〔局部質量〕。同時網狀結構的網線的布置以考慮能使輪胎承受壓力為主，符合原理8〔質量補償〕和10〔預加作用〕。56圖中三種輪胎，分別為充氣輪胎、實心輪胎和免充氣輪胎。實驗數據說明，免充氣自行車輪胎的壽命可超過充氣輪胎。在免充氣的自行車輪胎上扎假設干小孔，根本不影響其正常工作。目前產品已經行銷海內外。A充氣輪胎B實心輪胎C免充氣輪胎57應用舉例〔十三〕：折疊嵌套拖鞋與折疊方桌應用背景：經常出差、旅行的人們，希望能自帶一雙合腳的拖鞋，但由于拖鞋形狀的問題，放置于旅行箱很占地方。需要改善的通用工程參數是8靜止物體的體積，即拖鞋的體積要小。會損害的通用工程參數為12物體的形狀。查技術矛盾解決矩陣表得到解決方法M8-12=[7,2,35]，即創造創新原理：原理7：嵌套原理；原理2：別離與分開原理；原理35：參數變化原理。嘗試原理7。根據該原理，考慮讓拖鞋突出局部嵌套進拖鞋主體局部即鞋底。589圖為日本某設計師設計的便攜拖鞋。在組裝之前，拖鞋與普通鞋墊沒什么區別，可以很方便的塞進旅行箱，帶上五六雙也沒有問題。在使用時，只要將兩頭微微翹起的環狀邊緣向內拉起并扣在一起，一雙漂亮的拖鞋就瞬間現身了。59折疊嵌套方桌同樣，可以設計出方便攜帶與存放的折疊嵌套桌，如圖。60應用舉例〔十四〕：醫藥箱版瑞士軍刀應用背景：瑞士軍刀利用的是合并、折疊嵌套的多用途設計理念，對應40條創造創新原理的第5條“合并原理〞和第7條“嵌套原理〞。同理，可以設計一套新型的緊急醫療用“瑞士軍刀〞，如下圖。只要將其部件一一翻開，你就會發現這原來是一款微型醫藥箱——創可貼、急救藥丸、消毒噴霧和哨子，小小的空間一點也不浪費，滿滿當當。正如依據該設計生產出的產品廣告中所寫：“移除的是刀光劍影的鋒利，留下的是滿滿的愛與和平〞。61醫藥箱版瑞士軍刀是不是很有創意62應用舉例〔十五〕：自動伸縮的面板插座應用背景：在日常生活中，有不少人都遇到過插座太遠、電器電源線太短的情況，在使用電吹風、筆記本電腦時給人帶來姿勢或移動的不方便。如圖4.22A中女士使用電吹風時受到電源線長度的限制不能方便的使用，并且還需留意以免扯出插頭。最直接的解決方法是把各種電器的電源線都加長，保證長距離使用。不過對生產廠家來說電器的生產本錢將提高，對用戶來說長電源線可能帶來放置和使用的不便。63問題分析嘗試用TRIZ法來解決此問題。即如果希望改善參數33——可操作性，將導致參數26——物質或事物的數量消耗增多。查附錄A技術矛盾矩陣表得解決方法M33-26=[1