TRIZ理论介绍及其在电磁阀设计中的应用探讨［摘要］:介绍了发明问题解决理论（TRIZ）的核心思想和基本原理，在电磁阀创新设计中应 用该理论的39个工程参数、冲突矩阵、40个发明原理和技术冲突解决流程，提出了改善电 磁阀密封性能的技术方案分析结果表明设计方案切实可行，能有效解决电磁阀设计中的 运动灵活性和密封性的冲突问题［关键词］:TRIZ理论；冲突矩阵；发明原理；电磁阀；密封性能；设计引言TRIZ （ Teoriya R esheniya Izobretatelskikh Zada-tch,或 TIPS, Theory of Inventive Problem Solving）理论是由前苏联发明家阿奇舒勒（G. S. A Itshuller） 在1946年创立的，其含义是“发明问题解决理论"oAltshuller及其团队分析了世界近250 万份高水平的发明专利，总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛 盾和物理矛盾的创新原理和法则，并综合多学科领域的知识，建立起TRIZ理论体系一、TRIZ理论TRIZ的理论体系（如图1）是以辩证法、系统论和认识论为哲学指导，以自然科学、系 统科学和思维科学的分析和研究成果为根基和支柱，以技术系统进化法则为理论基础和核心 思想，以技术系统（如产品）或技术过程（如工艺流程）、技术系统进化过程中产生的矛盾、 解决矛盾所用的资源、技术系统进化方向的理想化为四大基本概念，包括解决工程矛盾问题 和复杂发明问题所需要的各种分析方法、解题工具和算法流程。
辩证法+系统论+认识论技术系统进化法则技术系统/技术过程1矛盾1资源理想化功能分析II物场模型矛盾分析II资源分析创新思维培养发明问题 稼准解法效应 知识库技术矛盾 创新原理物理矛盾 分离方法发明问题解决算法（ARIZ）专利分析自然科学（基础知识+专业知识+交叉学科知识）系统科学思维科学1. 1 TRIZ解决问题流程TRIZ的理论方法不是针对某个具体的机构、机械或过程，而是要建立解决问题的模型 及指明问题解决对策的探索方向产品创新中应用TRIZ首先是对给定问题进行分析，如发 现存在冲突，则应用发明原理去解决；如果问题明确，但不知如何解决，则应用效应去解 决；对创新的技术系统进行进化过程预测，之后评价，最后予以实现其流程图如图2所 Zj\ O图2 TRIZ解决问题流程图分析：包括功能分析、理想解(Ideal Final Result, IFR)的确定、可用资源分析和冲 突区域的确定功能分析的目的是从系统所完成的功能角度出发，研究功能是否必需，如果必需，系统的其 它部分是否可完成其相应的功能理想解是采用与技术及实现无关的语言对需要创新的原因进行描述，创新的重要进展在该阶 段对问题深入地理解所取得。
可用资源分析是要确定可用物品、能源、信息及功能等冲突区域的确定是要理解出现冲突的区域，可指时间或空间原理是获得存在冲突问题解所对应遵循的一般规律有技术冲突和物理冲突2种技术冲突是指由于系统本身某一部分的影响，所需的状态不能满足物理冲突指一个物体有相反的要求预测：通过预测系统向高一级的方向发展效应：指应用本领域，尤其是其它领域的有关定律解决设计中的问题评价：将所求的解与理想解进行比较，确信所作的改进不仅满足用户需求，而且推进了产 品的创新1. 2 39个通用工程参数为了解决技术矛盾和物理矛盾，TRIZ理论总结出了 39个工程参数（见表1）来描述矛盾 在设计过程中，将复杂系统简化成各子系统，每个子系统应只含有一对矛盾，然后将所涉 及的矛盾用39个工程参数进行描述，以便进行下一步应用发明原理求解序号特征参散序号特狂参散序号特征参数特征参散1运动物体质Q11应力或压力21功率31物质产生的有害因素2静止物体质■12形状22能量损失32可制造性3运动物体怆厦13结构的稔定性23物质损失33可操作性4静止物体长度14强度24信息损失34可维修性5运动物体面积15运动物体作用时间25时向损失35适应性及多用性6净止物体面积16静止物体作用时间26物质或事物的数■36装宣的复杂性7运动物体体根17泾度27可靠性37监控与测试的困碓程度8静止物体体根18光照度28测量精度38自动化程度9速度19运动物体能■29制造精度39生产率10力204止物体能5L30物质外部有害因意作用的敏感性表1: 39个特征参数1.340条发明原理TRIZ理论提出了 40条发明原理（见表2）,它融合了物理、化学、几何和各工程领域 的原理，适用于不同领域的发明创造。
1.44种分离原理TRIZ理论提出4种分离原理来解决物理矛盾，即空间分离、时间分离、条件分离及整体 与部分分离1. 5解决矛盾矩阵解决矛盾矩阵是用39个通用工程参数与40条发明原理来建立有限的对应关系，在矩阵 中，行和列中有39个参数，需要改善的特性排在表的左侧，作为各行的栏目；可能变差（恶 化）的特性排在表的上部，作为各列的栏目每一次可在行、列中各选一个需要的参数，以 针对性地解决发明中的问题在应用解决矛盾矩阵时，一般采用的步骤① 定义待设计的系统名称；② 确定待设计系统的主要功能；③ 列出待设计系统的关键子系统及各种辅助功能；④ 确定待设计子系统应改善的特性及随同发生;变差的特性；⑤ 将涉及到的特性用39个工程参数重新描述；⑥ 利用改善的特性参数和变差的特性参数，在解决矛盾矩阵内查到交叉点对应的发明原理序 号；⑦ 如果2个特性参数在矩阵表中的交叉处没有数据，则用最相近的参数代替后再查表；⑧ 将发明原理应用于待解决的技术矛盾中，在前面的发明原理序号优先采用，并不是全部序号都要采用应用后制定改进方案并进行评估序号创新聚理序号序号创KM8序号61新聚理1分割1121快速动作31使用多孔材料2徊取/分高12等22殳有言为有益32&MI色3局胡质113逆向思维23Rffl13Rfltt414曲面化24中介物34It枯再生5合并/组合15动志化25自助机能55化6多用性16不足或过度的作用X代用M36状态变化78质量补偿1718«ft«化机械振动2728一次性用品机械系统停代373839OK加强利化俏性环境9慎加反作用19冏期性动作29♦体与浪压结佝40夏合材料10稚先操作20有效作用的连续性30染性充体或薄H表2： 40条创新原理表3为矛盾矩阵简表。
矛盾矩阵为39*39的矩阵，行1-39表示对应的被恶化的通用技术参 数，列1-39表示对应的被改善的通用技术参数，39个通用技术参数以行、列2个维度，共 构成1521个矩阵方格，每个方格中的数字就是TRIZ理论所推荐的解决相应技术矛盾的发明 原理的序号改善工程参数卷化工程参数创造发明取理1运动物 体质■2静止物 体质量3运动物 体长度37监测困 卷程度38自动化 程度39生产率】运动物体质届10.1 …28.2926.3535.31分割29.35 …26.3218.1924.372静止物体质■25.282.261.282抽菖17.153515.358.1535.117.2414.43运动物体长度29.3426.2426.1628.293局部质fit37监测困卷程度27.266.1316.17 …34.2135.1837热影胀28.1328U26.24 …28.2628.2614.13 …34.275.1238自动化程度18.3535.1017.28 …2535.2638加强,化39生产率35.2628.2718.4 …35.185.12的侑性环境24.3715.328.38 …27.235.26如复合材料表3：矛盾矩阵简表TRIZ理论认为创新问题的核心是发现并解决冲突。
冲突求解就是利用其它领域成熟的 技术发明来解决本领域的问题实际应用中，首先把组成冲突的双方内部性能用39个工程 参数中的2个来表示，即把领域问题转换为TRIZ问题，然后通过冲突矩阵找出解决冲突的 发明原理，应用推荐的发明原理找到TRIZ解，通过TRIZ解的类比应用于领域问题的解决图3为TRIZ冲突解决流程领 域 问 题物 '理- 冲F冲突矩阵11种分离方法条明理 40发原图3 TRIZ冲突解决流程图二、电磁阀2.1简介电磁阀(Electromagnetic valve)是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基 础元件，属于执行器，并不限于液压、气动用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性 都能够保证电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是 单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等图4：电磁阀2. 1. 1电磁阀的结构电磁阀是由电磁线圈和磁芯组成，是包含一个或几个孔的阀体当线圈通电或断电时, 磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断，以达到改变流体方向的目的电磁阀的电磁部件 由固定铁芯、动铁芯、线圈等部件组成；阀体部分由滑阀芯、滑阀套、弹簧底座等组成。
如 图5所示的电磁阀是一种常开型两位三通液压换向阀，用来实现液路的通断或控制流体方 向的执行元件畋心衔铁套螺母线圈组件弹簧控制活塞衔铁.图5：电磁阀的结构2. 1.2电磁阀的工作原理电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔中间是活塞， 两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开 启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的 压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置这样通过控制电磁铁的 电流通断就控制了机械运动图例讲解一种交流电磁阀的工作过程：如图6所示，当电磁阀未工作时，电磁阀的线圈铁芯未磁化，铁芯没有磁力，一端装有橡胶 柱的活动衔铁在弹簧的弹力作用下将底座的气门封住，阀门处于关闭状态；当电磁阀线圈通 电后线圈产生磁力将铁芯磁化，铁芯强大的磁力把活动衔铁往上牢牢吸住，活动衔铁带动橡 胶阀脱离底座气门，此时阀门处于开启状态图6：交流电磁阀的工作过程2.2主要分类从工作原理上分为三大类1）直动式电磁阀：2）原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；。