1、项目描述v系统名称：冰激凌机挤出系统图为冰激凌机挤出系统及其超系统组成。制作完成的粘稠状冰激凌，通过搅拌浆下端的螺杆传送到系统底部并从挤出口挤出。项目描述v原始描述1.搅拌浆；2.旋翼；3.桶身；4.密封圈；5.密封圈；6.带开口挡板；7.按板；8.活动轴；9.固定轴；10.挤出支架；11.支座。挤出模块由挤出支架10、密封圈、带开口挡板6、按板7、轴等组合，挤出模块中，按板7可以绕固定轴9旋转，带动活动轴8移动，活动轴8带动带开口挡板6沿水平方向移动，从而控制挤出口开合，活动挡板6与挤出支架10配合面装配有密封圈6，防止制作时泄漏。挤出模块通过挤出支架10旋卡在支座11底部，可方便拆洗，桶身
2、3通过支座11上的锁环固定在支座11上，方便拆洗，其底部与挤出模块上的密封圈4紧配防止制作时泄漏；搅拌浆1装配在冰激凌盖上，可上下活动，旋翼2装配在搅拌浆底部的孔上，与搅拌浆配合后可以自由转动，其底部接触到挤出模块上的凸点，搅拌浆工作时旋翼不跟随搅拌转动。项目描述v规范描述1.定义系统v技术系统名称：(S)冰激凌挤出系统v技术系统功能：(V+O+P)挤出+冰激凌+膏体形状冰激凌机挤出系统原理图项目描述v规范描述冰激凌机挤出系统原理图明确技术系统的工作对象：冰激凌明确技术系统对工作对象的作用挤出冰激凌成膏体形状技术系统实现对工作对象作用的最终理想结果IFR技术系统能够预防挤出口不结冰，挤出顺畅，
3、无砂冰状冰激凌冰激凌机挤出系统原理图项目描述v工作原理SVOP描述手操作按板按板推动活动轴移动活动轴带动开口挡板开口挡板引导挡板开口至工作位置液态冰激凌输入桶身专用蒸发器、间室低温环境吸收桶身热量桶身壁固化（结冰）液态冰激凌搅拌桨刮碎结冰冰激凌密封圈防止液态冰激凌泄露螺杆挤压冰激凌挤出支座固定挤出支架挤出支架固定密封圈、固定轴，装载冰激凌项目描述3.主要缺点SVOP描述手操作按板按板推动活动轴移动活动轴带动开口挡板开口挡板引导挡板开口至工作位置液态冰激凌输入桶身专用蒸发器、间室低温环境吸收桶身热量桶身壁固化（结冰）液态冰激凌搅拌桨刮碎结冰冰激凌密封圈防止液态冰激凌泄露螺杆挤压冰激凌挤出支座固定
4、挤出支架挤出支架固定密封圈、固定轴，装载冰激凌螺杆引导冰激凌挤出 螺杆底部冰激凌结冰，无法挤出 SVOP描述（系统外因素）冰箱间室（环境）改变螺杆底部冰激凌温度使冰激凌结冰项目描述4.主要缺点在下面情况下出现：SVOP描述（系统外因素）冰箱间室（环境）改变螺杆底部冰激凌温度使冰激凌结冰为缩短冰激凌制作时间，操作间需要提前进行预冷，将室温控制在-18，此时，螺杆底部的高压镂空区的冰激凌会结成冰块。项目描述5.初步思路或类似问题的解决方案及存在的缺陷：u解决方案：在环形密封圈内增加一加热丝，通过室温传感器控制加热时间，令此区域内的冰激凌不结冰，膏状或粘稠状冰激凌搅拌时，在旋翼带动下沿旋翼向上部翻动
5、，旋翼底部形成负压区，在高压及低压的作用下，螺杆处砂冰状的冰激凌会沿着漏斗形的桶壁向上移动，最终进入桶身重新加工。u存在缺陷：加热丝加热的区域温度无法精确控制，导致温度高了，成形的冰激凌再次熔化，温度低了还会有结冰的风险。项目描述6.明确技术系统的工作对象：冰激凌机挤出系统原理图明确技术系统的工作对象：冰激凌项目描述7.明确技术系统对工作对象的作用冰激凌机挤出系统原理图明确技术系统对工作对象的作用挤出冰激凌成膏体形状项目描述8.技术系统实现对工作对象作用的最终理想结果IFR冰激凌机挤出系统原理图技术系统实现对工作对象作用的最终理想结果IFR技术系统能够预防挤出口不结冰，挤出顺畅，无砂冰状冰激凌
6、功能成本分析通过组件模型分析，我们描述了系统中的组件都有哪些，以及它们之间的相互关系，并得出造成冰激凌的问题点：环境温度对成型的冰激凌进行制冷，使局部结冰功能结构图系统组件分析:v功能价值分析系统组件分析:优化系统1：TRIMMING：去掉活动轴，改用手直接推动开口挡板至开口处，同时可以裁剪掉按板以及固定轴系统组件分析:v裁剪组件后的模型：系统组件分析:优化系统2：TRIMMING：两个密封圈可以合并为一个，同时密封开口挡板和桶身系统组件分析:v裁剪组件后最终的模型：三轴分析因果分析造成挤出系统结冰的问题点：v专用蒸发器制冷量不足v螺杆底部区域低温环境持续制冷、结冰v螺杆底部冰激凌无法搅拌螺杆
7、底部区域持续制冷、结冰v因果分析（关键问题及初步思路）应阻碍此区域持续制冷专用蒸发器制冷量不足使用制冷量大的系统螺杆底部冰激凌无法搅拌应设法搅拌，或卸压螺杆底部区域持续制冷、结冰三轴分析方案1 更换专用蒸发器 1/2改用风冷结构，提高制冷量，可以不用对间室提前预冷，从而消除低温间室对系统的有害作用，而且保留了其有用功能三轴分析方案1 更换专用蒸发器 2/2三轴分析方案2 在螺杆底部布置加热丝在螺杆底部布置加热丝，提高螺杆底部的温度，从而消除低温间室对此处的有害作用，而且保留了其有用功能三轴分析方案3 在螺杆底部增加活动刮片 1/2在螺杆底部设计活动刮片，活动刮片可以沿着螺杆轴向移动，并且在重力
8、作用下，作用整个问题区域，此刮片会随着螺杆转动而转动，最终对此问题区域做功，以此消除此区域结冰有害流。三轴分析方案3 在螺杆底部增加活动刮片 2/2三轴分析资源分析资源分析Step1:确定资源列表Step2:资源应用原则Step3:构造概念方案物质资源能量资源空间资源功能资源当前系统冷量系统的过去桶身空间系统的未来超系统冷凝器、除霜加热管、蒸发器、电动机热量、冷量、室内温度转机械能超系统的过去电能超系统的未来子系统机械能挤出支架外围空间子系统的过去资源分析Step1:确定资源列表Step2:资源应用原则Step3:构造概念方案物质资源能量资源空间资源功能资源当前系统冷量系统的过去桶身空间系统的
9、未来螺杆底部高压超系统冷凝器、除霜加热管、蒸发器、电动机热量、冷量、室内温度转机械能超系统的过去电能超系统的未来电动机发热子系统机械能挤出支架外围空间子系统的过去方案4：利用除霜加热管预防结冰方案5：利用电动机热风除冰技术矛盾螺杆底部区域持续制冷、结冰有害功能为入手点解决问题在螺杆底部布置加热丝，提高螺杆底部的温度，从而消除低温间室对此处的有害作用，而且保留了其有用功能。技术矛盾改善的参数：温度。恶化的参数：系统的复杂性螺杆底部区域持续制冷、结冰有害功能为入手点解决问题第一步，确立问题入手点：第二步，初步改进方法：第三步，确立矛盾：技术矛盾查询创新原理技术矛盾方案6 运用抽取原理 1/2运用抽
10、取原理，将此区域从空间上抽取出来，在挤出支架四周及开口挡板贴隔热材料，使有害作用源不对此区域作用技术矛盾方案6 运用抽取原理 2/2技术矛盾方案7 运用空间维数变化原理 1/2运用空间维数变化原理，将螺杆中间开一个通孔连接底部与桶身的冰激凌，工作时，底部冰激凌与桶身冰激凌因压差而使底部冰激凌沿着通孔回到桶身，实现3D循环，并且改善冰激凌质量技术矛盾方案7 运用空间维数变化原理 2/2技术矛盾方案8 运用未达到或过度的作用原理 1/2运用未达到或过度的作用原理，在挤出支架四周设计一条环形水槽，工作时将水槽填满水，从而使挤出支架区域内的温度维持在0度以上，而此温度无法使冰激凌结冰。技术矛盾方案8
11、运用未达到或过度的作用原理 2/2改用风冷结构，提高制冷量，可以不用对间室提前预冷，从而消除低温间室对系统的有害作用，而且保留了其有用功能技术矛盾改善的参数：作用于物体的有害因素。恶化的参数：系统的复杂性专用蒸发器制冷量不足为入手点解决问题第一步，确立问题入手点：第二步，初步改进方法：第三步，确立矛盾：技术矛盾方案9 运用变害为利原理 1/2运用变害为利原理，超系统中的动力系统中，电动机运行会产生热量，可以在挤出支架外围设计散热片，散热片另一端连接电动机，此散热片可以防止挤出支架区域结冰，同时还能为电动机散热，实现变害为利原理技术矛盾方案9 运用变害为利原理 2/2技术矛盾方案10 运用周期性
12、作用原理 1/2原理分析：由前述的原因分析中可知，螺杆底部的压力长期过大，造成此区域的冰激凌无法与桶内的冰激凌循环技术矛盾方案10 运用周期性作用原理 2/2方案：将电动机改为直流电动机，增加一块电路板，板上设置正负极互换电路、时间继电器，设定时间后控制电动机正反转，每隔段时间进行正反转切换，从而使底部冰激凌回流到桶身，完成循环，以防结冰Step 1：技术系统的因果轴分析以螺杆底部的高压镂空区的冰激凌会结成冰块为入手点。Step 2：从因果轴定义技术矛盾 A+B-B+A-为提高工作效率，要缩短冰激凌制作时间（A），需尽快将操作间的温度降低，但螺杆底部的高压镂空区的冰激凌会结成冰块（B）。Ste
13、p 3：提取物理矛盾：在这对技术矛盾中找到一个参数，及其相反的两个要求 C+C-温度（C）Step 4：定义理想状态：提取技术系统在每个参数状态的优点，提出技术系统的理想状态定义物理矛盾解决物理矛盾Step1:定义物理矛盾参数：温度要求1：低要求2：高Step2:如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么空间得以实现？空间1：桶身壁空间2：螺杆底部Step3:以上两个空间区域是否交叉？否，可以应用空间分离（此处若为“是”，则需分析时间，条件，系统层级是否可以分离）物理矛盾方案11 运用分割原理 1/2可以在桶身底部贴一层隔热层，分割桶身与螺杆底部两个区域，再分别进行制冷物理矛盾
14、方案11 运用分割原理 2/2物理矛盾方案12 运用局部质量原理 1/2可以在螺杆底部区域设置磁控管，利用电磁波对此区域加热物理矛盾方案12 运用局部质量原理 2/2物理矛盾方案13 运用中介物原理 1/2可以在螺杆底部先放置凝固点低的中介物，冰激凌的原料之一奶油凝固点比较低，可以先在此区域内放置奶油，而又不影响冰激凌物理矛盾方案13 运用中介物原理 2/2知识库查询类比HOW TO（S V O P）知识库查询类比Step1:定义查询知识点 结冰Step2:查询知识库获取方案启发点加热溶剂的使用阻止管道冻结Step3:形成方案可利用冰箱除霜加热管对结冰区域进行预防知识库查询类比Step4:方案
15、图方案14 利用除霜加热管预防结冰知识库查询类比通过专利检索进行关键词：除冰专利号：CN201320196124.2标题：一种带除冰装置的冷冻库除冰原理：当需要除冰时，关闭截止阀2，打 开截止阀1和截止阀3，开启风机8，经过压缩机后的大量热气在 冷冻库形成回路，蒸发管盘缝隙处的冰层迅速溶解，这样就达到自动除冰的目的知识库查询类比使用带散热风扇电动机，设置一软管连接风扇与挤出支架方案15 利用电动机热风除冰物场分析物场分析1.明确问题，寻找场由因果分析得出问题点：v专用蒸发器制冷量不足，而引用冰箱间室提前预冷物场分析2.建立物场模型分析标准解：2.2 加强物场模型分析资源：系统内：桶身与蒸发器的
16、热交换 蒸发器：静止的，制冷量传递体 能量：制冷量超系统资源：时间、制冷量右图为该系统的俯视剖切图S2专用蒸发器物场分析方案16 引入新物质蓄冷剂提前制冷3.方案形成 在桶身外围固定一层蓄冷剂，制作冰激凌时提前制冷，当要制作冰激凌时，释放冷量物场分析1.明确问题，寻找场由因果分析得出问题点：v由前述的原因分析中可知，螺杆底部的压力长期过大，造成此区域的冰激凌无法与桶内的冰激凌循环物场分析2.建立物场模型分析标准解：2.4 利用磁场和铁磁材料分析：螺杆在搅拌桨的机械作用下使挤出支架底部区域的冰激凌产生高压而无法与桶内的冰激凌循环，可以建立物场模型右图为该系统的右视剖切图S2螺杆物场分析方案17
17、引入磁场改变螺杆转向3.方案形成 将螺杆与搅拌桨分离，并于搅拌桨铰接，螺杆内部设置磁芯，如右图示，再在桶身底部设置电磁铁。冰激凌加工时，螺杆反转，使螺杆底部冰激凌与桶身冰激凌循环；需要挤出时，螺杆正转，方便挤出。S曲线+进化路径S-曲线应用Step1:确定主要指标Step2:收集数据,确定曲线Step3:对应S曲线位置Step4:主要进化路径Step5构造方案说明1 根据参数确定S曲线上所处位置2 说明未来技术将进化的方向3 以及主要采用的改进的参数4 反过来,用成长期的主要进化趋势来寻找新方案.婴儿期 成长期 成熟期 衰退期 时间 性 能 参 数 完备性进化法则 能量传递法则 协调性法则 提
18、高理想度法则 动态性进化法则 子系统不均衡进化 向微观级进化 进化法则分析进化法则分析Step1:确定主要指标Step2:收集数据,确定曲线Step3:对应S曲线位置Step4:主要进化路径Step5:构造方案方案18 运用完备性法则，此系统中的执行装置中，搅拌桨执行刮碎的功能，但搅拌的功能不足，需要增加转速来加强搅拌，可以设计行星轮机构，输出不同转速来分别控制刮碎和搅拌功能。方案19 运用完备性法则，此系统中的控制装置中，当加工完成后，冰激凌粘性增加，搅拌桨若继续执行搅拌功能，其搅拌的阻力逐渐加大，此时不进行控制则会烧坏电动机，甚至会发生危险。可在此系统中增加扭力传感器，反馈信号并停止搅拌、
19、通知用户制作完成。进化法则分析进化法则分析Step1:确定主要指标Step2:收集数据,确定曲线Step3:对应S曲线位置Step4:主要进化路径Step5:构造方案方案20 运用协调性法则，运用体组件的几何进化原理。此系统中的桶身为圆柱结构，可以向球形跃迁，球形结构更容易吸收冷量，特别是使用风冷结构的时候。方案选择方案评价方案阶段小结序号问题模型问题模型工具工具经培训得到经培训得到的新方案的新方案(个个)专利意向专利意向(个个)1创新思维IFR最终理想解02功能结构TRIMMING裁剪23技术矛盾矛盾矩阵+创新原理424物理矛盾分离方法15三轴分析资源分析06HOW TO HOW TO 模型
20、SKB知识库17物场模型标准解38进化趋势进化路径4总计152（1发明专利）方案落实计划当前最优方案 方案评价中的方案6为最优方案。方案规划样机制作预计在1个月内完成样机。试验验证样机完成后，预计2周时间可完成。申请专利方案5、6半年内至少完成2项专利申请。（1项发明专利）效益分析经济效益 将冰激凌机与冰箱结合，可以减少家有电器的数量，既节约空间又节约金钱。生产效益 冰激凌机设计成模块化，对工艺要求低，制造方便，免去打包冰激凌机的工序，节省生产成本。社会效益 目前市面上卖的冰激凌都要放添加剂（如色素、保鲜剂、增稠剂等），部分添加剂会对人体产生危害。冰激凌机可以家有的话，自己制作不需要添加剂，对人体没有危害。并且没有冰激凌包装材料，更环保。谢谢！
