機械創(chuàng)新設計04課件

第四節(jié)還原創(chuàng)造原理6/9/20241古代碇石與錨6/9/20242第四節(jié)還原創(chuàng)造原理靜電保鮮6/9/20243第四節(jié)還原創(chuàng)造原理6/9/20244第四節(jié)還原創(chuàng)造原理6/9/20245第四節(jié)還原創(chuàng)造原理6/9/20246在物-場模型的定義中，物質(zhì)是指某種物體或過程，可以是整個系統(tǒng)，也可以是系統(tǒng)內(nèi)的子系統(tǒng)或單個的物體，甚至可以是環(huán)境，取決于實際情況。場是指完成某種功能所需的手法或手段，通常是一些能量形式，如：磁場、重力場、電能、熱能、化學能、機械能、聲能、光能等等。

第五節(jié)物場分析原理

構成物場的三個要素：兩個物質(zhì)和一個場。6/9/20249第五節(jié)物場分析原理任何物場都可以分為以下三種類型：完全物場體系不完全物場體系非物場體系6/9/202410第五節(jié)物場分析原理二、物場分析的創(chuàng)造路徑

物場分析的基本內(nèi)容就是在判別物場類型的前提下進行創(chuàng)造性思考，或對非物場體系或不完全物場體系進行補建，或對完全物場體系的要素進行變換以發(fā)展物場。6/9/202411第五節(jié)物場分析原理6/9/202412第五節(jié)物場分析原理實例2燃氣輪機過濾器改進設計為了從燃氣中消除非磁性塵粒，可使用過濾網(wǎng)，它由許多層金屬網(wǎng)構成。這種過濾器雖可滿意地擋住塵粒，但濾網(wǎng)清洗非常困難。清洗時，必須經(jīng)常將濾網(wǎng)拆散，長時間向相反方向鼓風，才能使網(wǎng)上塵粒脫去。試用物場分析提出改進設計方案。解1）物場分析根據(jù)課題給出的條件，可描述出一個完全的物場體系：這個物場雖屬完全物場體系，但其功效并不令人滿意，打算對此進行改造。6/9/202413第五節(jié)物場分析原理6/9/202414第五節(jié)物場分析法物場模型的轉換方法改變場中的物質(zhì)

1）改變物質(zhì)的結構（整體變組件，實體變孔狀結構）

2）改變物質(zhì)的動態(tài)性能（由剛性變?yōu)槿嵝裕?/p>

3）改變物質(zhì)屬性（引入新的物質(zhì)，引入改進的物質(zhì)，引入孔隙，用新物質(zhì)替代）

4）改變物質(zhì)的物理狀態(tài)（固態(tài)變液態(tài)、氣態(tài)）

5）用多個物質(zhì)組合在一起來完成作用。

6）用其他物質(zhì)代替原物質(zhì)。

6/9/202415第五節(jié)物場分析法改變作用場

1）按照希望的方向改善作用的強度（提高，降低，消去，產(chǎn)生）

2）改善作用的方向（散射，聚焦，拉，推）

3）改善作用的持續(xù)時間（加速，減速，阻礙，促進，間歇，周期）

4）引入場來改善作用

5）在兩種物質(zhì)之間加入新物質(zhì)，來改善作用

6）在作用的區(qū)域引入新物質(zhì)來改善作用

6/9/202416第五節(jié)物場分析法實例3錐孔過定位問題的解決加工中心刀具的刀體部分的加工精度要求很嚴格，為保證加工中心的加工精度和剛性，必須使刀體和主軸錐孔的接觸面積在70%以上，亦即使刀體的錐體A與主軸錐孔以及刀體法蘭端面B與主軸端面同時接觸，但實際上很難實現(xiàn)兩者同時接觸。如圖（a）所示，或者是刀體法蘭端面與主軸端面接觸造成刀具徑向位置無法確定；或者是刀體的錐體部分與主軸錐孔接觸而刀體法蘭端面與主軸端面不能接觸，造成軸向剛性不足。傳統(tǒng)的解決方法是使用高精度加工設備加工主軸錐孔和刀體錐體，這樣就會大大增加成本。應用物場分析法問題的解決如下：

6/9/202417第五節(jié)物場分析法⑴指定物體S1

因為主軸錐孔的錐度已成為國家標準，所以刀體的錐體成為需要解決的問題。所以指定刀體為S1。

⑵確定場F

在原系統(tǒng)中，刀體安裝的要求是刀體錐體與主軸錐孔以及刀體法蘭端面與主軸端面同時接觸，這個要求是由機械場（通過過盈配合，擠壓）來滿足的。但是這個機械場并不能完全滿足要求。6/9/202418第五節(jié)物場分析法⑶物質(zhì)場的初期模型

通過上述分析，原有系統(tǒng)的物場模型見圖2，由場F指向物體S1的實現(xiàn)箭頭為有用的相互作用。⑷引入新的物質(zhì)問題的產(chǎn)生是由于機械場不能穩(wěn)定有效地保證主軸和刀體的位置關系。因此，為了解決該問題，有必要引入新的物質(zhì)來改進物場模型。6/9/202419第五節(jié)物場分析法⑸生成所希望的物場模型所希望的物質(zhì)場模型見圖3。改變刀體圓錐面，使其與主軸錐孔不是以整個圓錐面接觸，而是以多數(shù)點的形式接觸。用精密加工出來的具有適當剛性的小球構成刀體的圓錐面，從而實現(xiàn)刀體的圓錐面和法蘭端面與主軸的錐孔面和端面同時實現(xiàn)接觸。用物場分析法解決該問題的過程如圖4所示。(此例是美國的一項發(fā)明專利)6/9/202420在發(fā)電廠的流化床燃燒爐系統(tǒng)中，煤被送入爐中后經(jīng)過初始燃燒后變?yōu)橐簯B(tài)，并流入高溫旋流器，之后，這種不完全燃燒的煤再循環(huán)燃燒。但是，這種流態(tài)煤會腐蝕管道表面，需要經(jīng)常檢修而造成停工。對該問題進行物－場分析可知：管道為物質(zhì)S1，流態(tài)煤為S2，F(xiàn)為化學能（腐蝕），化學能（F）通過不完全燃燒的流態(tài)煤（S2）作用于管道（S1）并改變S1（使其腐蝕而不能長期正常使用），屬于基本物-場模型中的有害的完整系統(tǒng)。對于這個問題，只需設法消除其中的負面效應———腐蝕，就可得到解決。應用“引入第三種物質(zhì)或改良物質(zhì)”，我們通過在管道表面添加一層防腐蝕涂層來防止管道腐蝕。這樣流化床燃燒爐管道腐蝕的問題就得到了解決。

實例4流化床燃燒爐的改造6/9/2024216/9/2024226/9/202423思考題一輛出租車在公路上拋錨了。司機非常抱歉的向乘客解釋：抱歉，車子沒有油了。今天我忘了看油表了?！薄皼]關系，這種事情經(jīng)常發(fā)生，乘客安慰司機，”有時我也會犯同樣的錯誤，如果當油箱空了，它可以與我們心靈感應就好了。“，或許，油箱不用與司機產(chǎn)生心靈感應，它也可以通知司機郵箱中的油的情況。試通過物-場模型分析解決這個問題。6/9/202424第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理一、TRIZ創(chuàng)造原理概述二、TRIZ創(chuàng)造原理的應用6/9/202425第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理一、TRIZ創(chuàng)造原理概述TRIZ：“發(fā)明問題解決理論”，蘇聯(lián)學者G.S.Altshuller1946年開始，分析研究各國250件發(fā)明創(chuàng)造專利的基礎上提出的。是解決發(fā)明創(chuàng)造問題的原理和知識體系。應用此創(chuàng)造原理可以為機械創(chuàng)新設計提供思路或解決問題的途徑。6/9/202426第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理TRIZ理論前提和基本認識：6/9/202427第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理TRIZ理論體系6/9/202428第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理6/9/202429第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理6/9/202430第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理6/9/202431第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理6/9/202432第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理6/9/2024336/9/202434第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理6/9/202435第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理6/9/202436第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理6/9/2024376/9/2024386/9/202439第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理6/9/202440第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理通用工程參數(shù)名稱表

6/9/202441第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理40個發(fā)明原理6/9/202442第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理原理1：分割1.將一個物體分割為幾個獨立的部分家用電冰箱冷藏箱和冷凍箱的位置貨車分為動力部分（機車）和裝載部分（拖車）2.將幾個物體分割為幾個容易組裝和拆卸的部分機械設計中獨立運動單元即構件的制造。3.提高物體的可分性切削加工的刀具將刀桿和刀頭設計為可拆卸結構6/9/202443第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理原理2：分離1.將一個物體中的有害部分與整體分離

家用空調(diào)器的散熱器工作噪聲大2.將一個物體中起某種專門作用的部分與整體分離將激光復印機中的成像功能從整體中分離出來，與掃描功能組合構成復印機，與計算機組合構成打印機，和通信功能組合構成傳真機。6/9/202444第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理原理3：局部質(zhì)量將零件由均勻結構改為非均勻結構，按照零件不同位置的不同功能設計局部結構，使零件的每個局部零件都能夠發(fā)揮出最佳效能。對零件的不同部位采用不同的熱處理方式。6/9/202445第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理原理4：不對稱

機械零件多為對稱結構，對稱原則使結構設計更簡單。機械零件可以采用非對稱的結構，非對稱原則使機械結構設計可以有更多的選擇。機械傳動中使用的輪轂。6/9/202446第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理原理5：合并1.將空間上相同或相近的物體合并在一起收音機和錄音機，電子表和電子計算器2.將時間上相關的物體合并鉛筆和橡皮，制冷和加熱功能集中在空調(diào)6/9/202447第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理原理5：合并1.將空間上相同或相近的物體合并在一起收音機和錄音機，電子表和電子計算器2.將時間上相關的物體合并鉛筆和橡皮，制冷和加熱功能集中在空調(diào)6/9/202448第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理原理6：多用性多用工具集中在一起，手機設計原理7：套裝1.將某個物體放入另一個物體的空腔內(nèi)地鐵車廂的車門開啟時，門體滑入車廂壁中，不占用多余空間；電線嵌入墻體內(nèi)；將加熱或制冷部件嵌入住房的地板或天花板中；汽車安全帶在閑置狀態(tài)下將帶卷入卷收器中。2.將第一個物體嵌入第二個物體內(nèi)，將第二個物體嵌入到第三個物體內(nèi)：多層伸縮天線6/9/202449第六節(jié)TRIZ創(chuàng)造原理原理8：質(zhì)量補償對于很多機械裝置，物體的質(zhì)量