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1、技术冲突解决原理概述在技术创新的历史中，人类已完成了很多产品的设计，一些设计人员或发明家已积累了很多发明和创造的经验。进入二十世纪，技术创新逐渐成为企业市场竞争的焦点。为了指导技术创新，一些研究人员开始总结前人发明创造的经验。这种经验的总结可分为两类：适应于本领域的经验与适应于不同领域的通用经验。第一类经验主要由本领域的专家、研究人员本身总结，或与这些人员讨论并整理总结。这些经验对指导本领域的产品创新有一定的参考意义，但对其它领域的创新意义不大。第二类经验由专门研究人员对不同领域的已有创新成果进行分析、总结，得到具有普遍意义的规律，这些规律对指导不同领域的产品创新都有重要的参考价值。TRIZ的
2、技术冲突解决原理属于第二类经验，这些原理是在分析全世界大量专利的基础上提出的。通过对专利的分析，TRIZ研究人员发现，不同的领域的发明中所用到的规则并不多，不同时代的发明，不同领域的发明，这些规则反复被采用。每条规则并不限定于能用于某一领域，融合了物理的、化学的和各工程领域的原理，适用于不同领域的发明创造。本章介绍技术冲突解决原理，又称发明原理。这些原理是TRIZ理论中关于问题的解决原理。发明原理在对全世界专利进行分析研究的基础上，Altshullerr等提出了40 条发明原理。实践证明这些原理对于指导设计人员的发明创造具有重要的作用。以下是40条发明原理的名称：1分割；2分离；3局部质量；4
3、不对称；5合并；6多用性；7套装；8质量补偿；9预加反作用；10预操作；11预补偿；12等势性；13反向；14曲面化；15动态化；16未达到或超过的作用；17维数变化；18振动；19周期性作用；20有效作用的连续性；21紧急行动；22变有害为有益；23反馈；24中介物；25自服务；26复制；27低成本、不耐用的物体代替昂贵、耐用的物体；28机械系统的替代；29气动与液压结构；30柔性壳体或薄膜；31多孔材料；32改变颜色；33同质性；34抛弃与修复；35参数变化；36状态变化；37热膨胀；38加速强氧化；39惰性环境；40复合材料。下面将对各原理进行详细介绍，并包括工程实例。1分割1）将一个物
4、体分成相互独立的部分；如果用多台个人计算机代替一台大型计算机完成相同的功能；用一辆卡车加拖车代替一辆载重量大的卡车。2）是物体分成容易组装及拆卸的部分。如组合夹具是由多个零件拼装而成的；花园中浇花用的软管系统，可根据需要通过快速接头连接所需的长度。3）增加物体相互独立部分的程度。如用百叶窗代替整体窗帘；用粉状焊接材料代替焊条改善焊接效果。例1可拆卸铲斗唇缘设计一个挖掘机铲斗的唇缘是由钢板制成的。只要它的一部分磨损或损坏，就必须更换整个的唇缘。这是一项既费力又费时的工作，而且挖掘机也不得不停止工作。可使用“分割原理”来解决这一问题。将唇缘分割成单独的可分离的几部分，这样，可以快速方便地将毁坏或磨
5、损的部分更换。2分离（分开）1）将一个物体中的“干扰”部分分离出处。如在飞机场环境中，为了驱赶各种鸟，采用播放刺激鸟类的声音是一种方便的方法，这种特殊的声音使鸟类与机场分离；将产生噪声的空气压缩机放于室外。2）将物体中的关键部分挑选或分离出来。例2被绑缚的人造卫星可以使用同一个太空船操作几个位置的太空探测器吗？建议使用分离原理和局部质量原理来改善太空船的使用。将太空船（母船有一个推进系统）定位在一个特定的轨道上，从母船发射一个被绑定的人造卫星。用光缆将其定位在第二个轨道。这样，可以从母船发出许多的操作信号来操作几个位置的探测器。3局部质量1）将物体或环境的均匀结构变成不均匀结构。如用变化中的压
6、力、温度或密度代替定常的压力、温度或密度。2）使组成物体的不同部分完成不同的功能。如午餐盒被分成放熟食、冷食及液体的空间，每个空间功能不同。3）是组成物体的每一部分都最大限度地发挥作用。如带有橡皮是铅笔，带有起钉器的榔头等。该原理在机械产品进化的过程中表现的非常明显，如机器由零部件组成，每个零部件在机器中都应占据一个最能发挥作用的位置。如果某个零部件未能最大限度的发挥作用，则应对其改进设计。例3两列齿锯片当锯纤维材料，如木头时，如何保证表面的粗糙度？建议使用增加维数原理和局部质量原理来提高切削的质量。可以使用双列齿。将锯齿制成高度不同，交叉排列的形状，短齿比长齿宽。长齿主要用来切削，短齿用来清
7、洁切削表面。由于短齿能切去很薄的层，所以粗糙度减小。同时，切削速度也有明显提高。4不对称1）将物体的形状由对称变为不对称。如不对称搅拌容器，或对称搅拌容器中的不对称叶片；将O型圈的截面形状改为其它形状，易改善其密封性能。2）如果物体是不对称的，增加其不对称的程度。如轮胎的一侧强度大于另一侧，以增加其抗冲击的能力。机械设计中经常采用对称性原理，对称是传统上很多零部件的实现形式，实际上，设计中的很多冲突都与对称有关，将对称变为不对称就能解决很多问题。例4不对称共鸣器设计可调电磁共鸣器（包括金属和绝缘筒）很大，并且为了达到好的调谐效果需要严格的垂直运动。建议使用“不对称”原理和“维数改变”原理来改善
8、设计。将金属筒中心线（两个筒的轴线未重合）偏离一定的距离。那么，通过旋转倾斜的筒可以产生鸣器（和两筒的距离变化有关）得到很好的调谐效果。5合并1）在空间上将相似的物体连接在一起，是其完成并行的操作。如网络中的个人计算机；并行计算机中的多个微处理器；安装在电路板两面的集成电路。2）在时间上合并相似或相连的操作。如同时分析多个血液参数的医疗诊断仪；既有保护根部功能的草坪割草机。例5扩孔簧片要在木头或塑料上安装扩孔簧片，首先需要在材料上钻孔。这增加了安装紧固件的次数并且需要特殊的工具，所以效率很低。建议把扩孔簧片和钻连接起来。簧片由一个粗牙螺纹和一个切削端部组成。扩孔簧片靠十字型螺丝刀来安装。这种设
9、计减少了安装的次数，而且也不需要特殊的工具。6通用性1）使一个物体能完成多项功能，可以减少原设计中完成这些功能多个物体的数量。如装有牙膏的牙刷柄；能用作婴儿车的儿童安全坐椅。例6伞状天线天线与房屋的建筑一般是分离的。天线暴露在空气中，容易被腐蚀。建议将天线设计成多功能的。将天线的金属板作为一个封盖，其形状和颜色由消费者选择，这样可以使天线充当花园里的遮阳伞。而且也能使天线免受空气的腐蚀。2）使标准化7套装1）将一个物体放在第二个物体中，将第一个物体放在第三个物体中，可以进行下去。如儿童玩具不倒翁；套装式油罐，内罐装粘度高的油，外罐装粘度较低的油。2）使一个物体穿过另一物体的空腔。如伸缩式天线；
10、伸缩式钓鱼竿；汽车安全带卷收器。例7扭转轴设计对于扭转轴（弹性轴）而言，若需要旋转角较大则扭转轴将变得很长，这将需要很大的空间。如何能不减小旋转角而降低扭转轴的长度呢？建议使用套装原理解决这个问题。将一根扭转轴的一半套在另一根之中。结果，扭转角度不变时，扭转轴所占据的空间减少。8质量补偿1）用能产生提升力的物体补偿第一个物体的质量。如在圆木中注入发泡剂，使其更好地漂浮；用气球携带广告条幅。2）通过与环境相互作用产生空气动力或液体动力的方法补偿第一个物体的质量。如在飞机机翼的形状使其上部空气压力减少，下部压力增加，以产生升力；升力涡改善飞机机翼所产生的升力；船在航行过程中船身浮出水面，以减少阻力
11、。例8浮动支撑重载荷传送带经常在与传送滚子相接处断裂。建议使用气动和液压结构及质量补偿原理来改善支撑件的耐久性和抗振能力。应用浮力达到这一目的。将为浮动而设计的支撑件放在一个充满气体或液体的容器中。9预加反作用1）预先施加反作用。如缓冲器能吸收能量，减少冲击带来的负面影响。2）如果一物体处于或将处于受拉伸状态，预先增加压力。如浇混凝土之前的预压缩钢筋。例9切削机构中的预压缩弹簧在加工孔时，经常使用钻柄。但是，如果钻柄的钢度不足就会引起振动。建议使用预加反作用原理减小振动。可以在切削力方向加一预压力（由一尺寸适当的压缩弹簧产生）以增加钢度，从而减小振动，提高加工精度。10预操作1）在操作开始前，
12、使物体局部或全部产生所需的变化。如预先涂上胶的壁纸；在手术前为所有器械杀菌。2）预先对物体进行特殊安排，使其在时间上有准备，或已处于易操作的位置。如柔性生产单元；罐装生产线中使所有瓶口朝一个方向，以增加罐装效率。例10预着色代替手工用刷子对塑料进行着色，其中一种方法是机械着色。建议应用预操作原理与合并原理来改善着色过程。在分开的铸模的孔洞中预先加染料套（甚至预先将染料注入塑料中）。普通的印刷油墨（具有成型胶片样的流动性）就可以这样应用。合模后注入塑料（如聚苯乙烯）。零件的颜料具有较好的粘附性，因为颜料扩散到了表面内部。11预补偿采用预先准备好的应急措施补偿物体相对较低的可靠性。如飞机上的降落伞
13、。例11汽车安全气囊如果碰撞发生在车前部，安全带可以保护驾驶员。然而，安全带对侧面碰撞不起作用。建议使用侧面安全气囊。紧缩的气囊放在座位的后面。侧面碰撞时，气囊因充气而膨胀，这样可以避免乘客受伤。12等势性改变工作条件，使物体不需要被升高或降低。如与冲床工作台高度相同的工件输送带，将冲好的零件输送到另一工位。例12汽车旋转装置要到汽车下面修理汽车，汽车必须停放在敞开的隧道上。或固定到液压平台上。而且进行修理时，机修工必须在头顶上操作，这很不方便也很不安全。建议使用“等势”原理。将汽车固定到一个环行的旋转装置上，这样汽车就能够随意旋转甚至旋转可以倒置，从而很好地改善了修理条件。13反向1）将一个
14、问题说明中所规定的操作改为相反的操作。如为了拆卸处于紧配合的两个零件，采用冷却内部零件的方法，而不采用加热外部零件的方法。2）使物体中的运动部分静止，静止部分运动。如使工件旋转，使刀具固定；扶梯运动，乘客相对扶梯静止；3）使一个物体的位置颠倒。如将一个部件或机器总成翻转，以安装紧固件。例13移动测试地面为了测试拖拉机的性能，通常需要在各种各样的地形上进行测试，怎样才能减少测试地面的数量呢？建议使用反向原理，让拖拉机静止而让测试地面移动。为了到达这个目的，需要将一个很大的由弹簧支撑的带有叶片的圆筒漂浮在池塘中，拖拉机在圆筒里行驶使得圆筒转动，而圆筒的转动使得水面产生波浪。波浪的起伏就像是各种各样
15、的地形。14曲面化1）将直线或平面部分用曲线或曲面代替，立方形用球形代替。如为了增加建筑结构的强度，采用弧或拱。2）采用辊、球和螺旋。如斜齿轮提供均匀的承载能力；采用球或滚柱为笔尖的钢笔增加了墨水的均匀程度。3）用旋转运动代替直线运动，采用离心力。如鼠标采用球形结构产生计算器屏幕内光标的运动；洗衣机采用旋转产生离心力的方法，去除湿衣服中的部分水分。例14球面接触怎么才能提高齿轮副的承载能力？建议用球体曲面原理来改善齿轮副的承载能力。其中一个齿轮的齿槽设计成球形的，而另一个齿轮的轮齿被制成球状，结果，轮齿的接触面积增大，这样接减少了轮齿之间的接触应力，相同型号的齿轮能够承受更大的负载。15动态化1）使一个物体或其环境在操作的每一个阶段自动调整，以达到优化的性能。如可调整驱动轮；可调整坐椅；可调整反光镜。2）划分一个物体成既有相互关系的元件，元件之间可以改变相对位置。如计算机蝶形键盘。3）如果一个物体是静止的，使之变为运动的或可改变的。如检测发动机用柔性光学内孔检测仪。例15螺旋角可变的螺杆输送机传送如矿物或化学药品之类的松散材料，传统的装置是螺杆输送机。为了更好地控制材料的输送速度和相对于不同密度的
