TRIZ理论与创新设计教案.pptx

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1、会计学1TRIZ理论与创新设计理论与创新设计第十章第十章 TRIZTRIZ理论与创新设计理论与创新设计 TRIZTRIZ为俄文字母对应的拉丁字母缩写，含义为发明问题的解决理论，也有人将其译为技术冲突的解决原理。其英语名词为：为俄文字母对应的拉丁字母缩写，含义为发明问题的解决理论，也有人将其译为技术冲突的解决原理。其英语名词为：Theory of Inventive Problem SolvingTheory of Inventive Problem Solving。TRIZTRIZ理论认为发明问题的核心是解决冲突，在设计过程中，不断发现冲突，利用发明原理解决冲突，才能获得理想的产品理论认为发明

2、问题的核心是解决冲突，在设计过程中，不断发现冲突，利用发明原理解决冲突，才能获得理想的产品 第一节第一节 TRIZTRIZ理论的概念理论的概念 第1页/共102页一、解决产品设计面临的方法一、解决产品设计面临的方法 人们进行机械产品设计通常面临两类需要解决的问题：人们进行机械产品设计通常面临两类需要解决的问题：一类是知道一般的解决方法一类是知道一般的解决方法 一类是不知道解决方法。一类是不知道解决方法。第2页/共102页对于知道一般的解决方法的问题，人们通常可以通过查找书籍、技术文献或相关专家提供信息来解决。对于知道一般的解决方法的问题，人们通常可以通过查找书籍、技术文献或相关专家提供信息来解

3、决。第3页/共102页TRIZ主要内容简介主要内容简介 自从自从19461946年以来，以为首的年以来，以为首的专家，经过对专家，经过对250250万份专利万份专利文献的研究发现：文献的研究发现：l l技术也有生命周期技术也有生命周期l l4040个发明原理（技术冲突）个发明原理（技术冲突）l l分离原理（物理冲突）分离原理（物理冲突）l l物质物质-场模型分析场模型分析l lARIZARIZ算法算法第4页/共102页100000100000所有的知识所有的知识 1%1%新发现新发现 5 51000010000行业以外知识行业以外知识 4%4%新概念新概念 4 410001000行业知识行业知

4、识 18%18%大的改进大的改进 3 3100100公司知识公司知识 45%45%小的改进小的改进 2 21010个人知识个人知识 32%32%方法明显方法明显 1 1考虑的问考虑的问题题知识来源知识来源解决方法解决方法%发明程度发明程度级别级别发明的级别表发明的级别表二、发明的级别与应用前提概述二、发明的级别与应用前提概述1、发明的级别、发明的级别第5页/共102页2 2、TRIZTRIZ的理论前提的理论前提TRIZTRIZ的理论前提和基本认识是：的理论前提和基本认识是：1 1、产品或技术系统的进化有规、产品或技术系统的进化有规律可循；律可循；2 2、生产实践中遇到的工程冲突、生产实践中遇到

5、的工程冲突重复出现；重复出现；3 3、彻底解决工程冲突的发明原、彻底解决工程冲突的发明原理容易掌握；理容易掌握；4 4、其它领域的科学原理可解决、其它领域的科学原理可解决本领域技术问题。本领域技术问题。个人的知识公司知识行业内的知识行业外的知识全社会的知识解决问题的途径解决问题的途径第7页/共102页三、三、TRIZTRIZ解决发明问题的方法解决发明问题的方法TRIZ的核心：技术系统进化原理及冲突解决原理TRIZ的原理和方法：技术系统进化法则发明原理发明问题解决算法第8页/共102页三、三、TRIZTRIZ解决发明问题的方法解决发明问题的方法特定问题特定问题建建立立问问题题的的通通用用模模型型

6、通用问题通用问题通用解决方法通用解决方法特定解决方法特定解决方法找找到到通通用用问问题题的的通通用用解解决决方方法法找找到到特特定定问问题题的的特特定定解解决方法决方法第9页/共102页第二节第二节 技术系统及进化法则技术系统及进化法则一、产品的进化分析一、产品的进化分析刚性键盘折叠式键盘柔性键盘液晶触摸屏虚拟激光键盘普通轴承气(液)体轴承磁悬浮轴承锯条(砂轮)切割高压水射流切割激光切割第10页/共102页婴儿期婴儿期成长期成长期成熟期成熟期衰退期衰退期性性能能时期时期新产品替代新产品替代产品优化产品优化产品进化曲线产品进化曲线1 1、婴儿期：婴儿期代表产品处于原理实现阶段、婴儿期：婴儿期代表

7、产品处于原理实现阶段 2 2、成长期：成长期代表产品处于性能优化和商、成长期：成长期代表产品处于性能优化和商 品化开发阶段。品化开发阶段。3 3、成熟期：成熟期说明该产品技术发展已经比、成熟期：成熟期说明该产品技术发展已经比 较成熟。较成熟。4 4、衰退期：衰退期表明应用于系统的技术已经、衰退期：衰退期表明应用于系统的技术已经 发展到极限，很难再进一步的突破发展到极限，很难再进一步的突破第11页/共102页13产品的进化曲线族第12页/共102页二、技术系统及其进化法二、技术系统及其进化法则则1 1、技术系统、技术系统 技术系统由多个子系统组成，并通过子系统间的相互作用实现一定的功能。技术系统

8、由多个子系统组成，并通过子系统间的相互作用实现一定的功能。子系统本身也是系统，是由元件和操作构成的。子系统本身也是系统，是由元件和操作构成的。系统的更高级系统称为超系统。系统的更高级系统称为超系统。第13页/共102页2 2、技术系统进化法则、技术系统进化法则 技术系统进化法则主要包含：技术系统进化法则主要包含：提高理想度法则，完备性法则，能量传递法则，提高柔性、移动性和可控性法则，子系统非一致性进化法则，向超系统升迁法则，向微观系统升迁法则，协调法则等。提高理想度法则，完备性法则，能量传递法则，提高柔性、移动性和可控性法则，子系统非一致性进化法则，向超系统升迁法则，向微观系统升迁法则，协调法

9、则等。这些技术系统进化法则基本涵盖了各种产品核心技术的进化规律，每条法则又包含多种具体进化路线和模式。这些技术系统进化法则基本涵盖了各种产品核心技术的进化规律，每条法则又包含多种具体进化路线和模式。第14页/共102页1 1）完备性法则）完备性法则 要实现某项功能，一个完整的技术系统必须包含以下四个部件：动力装置、传输装置、执行装置和控制装置。要实现某项功能，一个完整的技术系统必须包含以下四个部件：动力装置、传输装置、执行装置和控制装置。例如汽车这个完整的技术系统，就包括动力总成、传动总成、底盘总成和操作总成等装置。例如汽车这个完整的技术系统，就包括动力总成、传动总成、底盘总成和操作总成等装置

10、。完备性法则有助于确定所需技术和方法，完备性法则有助于确定所需技术和方法，简化效率低下的技术系统简化效率低下的技术系统第15页/共102页2 2）能量传递法则）能量传递法则 技术系统要实现其功能，必须保证能量能够从能量源流向技术系统的所有元件。技术系统要实现其功能，必须保证能量能够从能量源流向技术系统的所有元件。例如收音机在金属屏蔽的环境（如汽车）中就不能正常收听例如收音机在金属屏蔽的环境（如汽车）中就不能正常收听高质量广播。尽管收音机内各子系统工作都正常，但电台传导高质量广播。尽管收音机内各子系统工作都正常，但电台传导的能量源（作为系统的组成部分）受阻，使整个系统不能正常的能量源（作为系统的

11、组成部分）受阻，使整个系统不能正常工作，需要在汽车上增加车外天线来解决问题。工作，需要在汽车上增加车外天线来解决问题。应沿着使能量流动路径缩短的方向发展应沿着使能量流动路径缩短的方向发展例如：刀片旋转运动代替刀的往复运动例如：刀片旋转运动代替刀的往复运动第16页/共102页3 3）动态性进化法则）动态性进化法则技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、可控性增加的方向发展，以适应环境状况和执行方式的变化。技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、可控性增加的方向发展，以适应环境状况和执行方式的变化。动态性法则包括三个子法则：动态性法则包括三个子法则：（1 1）提高柔性法则）提高柔性法则（2 2）提高可移动

12、性法则）提高可移动性法则（3 3）提高可控性法则）提高可控性法则第17页/共102页 提高柔性法则：提高柔性法则：提高系统柔性的进化过程为刚体提高系统柔性的进化过程为刚体单铰链单铰链多铰链多铰链柔性体柔性体液体液体/气体气体场。场。例如门锁进化过程为从挂锁例如门锁进化过程为从挂锁链条锁链条锁电子锁电子锁指纹锁。指纹锁。第18页/共102页 提高可移动性法则：提高可移动性法则：技术系统的进化应该沿着提高系统整体可移动性增强的方向发展。技术系统的进化应该沿着提高系统整体可移动性增强的方向发展。如座椅进化过程为从四腿椅如座椅进化过程为从四腿椅转椅转椅滚轮椅。滚轮椅。如固定式民居如固定式民居车载式民居

13、车载式民居房车房车第19页/共102页 提高可控性法则：提高可控性法则：技术系统的进化将沿着系统内各部件的可控性增加的方向发展。可控性的进化过程从直接控制技术系统的进化将沿着系统内各部件的可控性增加的方向发展。可控性的进化过程从直接控制间接控制间接控制反馈控制反馈控制智能控制。智能控制。例如照相机进化过程为从手动调焦例如照相机进化过程为从手动调焦电动调焦电动调焦自动调焦；自动调焦；第20页/共102页4）提高理想度法则）提高理想度法则 最理想的技术系统应该是作为物理实体时并不存在也不消耗任何的资源，却能够实现所有必要的功能。最理想的技术系统应该是作为物理实体时并不存在也不消耗任何的资源，却能够

14、实现所有必要的功能。例如最理想的汽车制动系统应该不占用任何空间、不需要能量、没有消耗磨损、不传递有害功能，但是却能够在任何需要的时间和场合实现其制动功能。例如最理想的汽车制动系统应该不占用任何空间、不需要能量、没有消耗磨损、不传递有害功能，但是却能够在任何需要的时间和场合实现其制动功能。第21页/共102页5 5）子系统不均衡进化法则）子系统不均衡进化法则每个技术系统都由多个实现不同功能每个技术系统都由多个实现不同功能的子系统组成。任何技术系统所包含的各的子系统组成。任何技术系统所包含的各个子系统都不会同步、均衡地进化，每个个子系统都不会同步、均衡地进化，每个子系统都是沿着自己的技术进化路径向

15、前子系统都是沿着自己的技术进化路径向前发展。这种不均衡的进化经常会导致子系发展。这种不均衡的进化经常会导致子系统之间的冲突出现。统之间的冲突出现。整个技术系统的整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的进化速度取决于系统中发展最慢的子系统的进化速度。子系统的进化速度。找到关键的子系找到关键的子系统，可以帮助人们及时发现并改进最不理统，可以帮助人们及时发现并改进最不理想的子系统。想的子系统。第22页/共102页6）向超系统进化法则）向超系统进化法则 技术系统的进化是沿着从单系统技术系统的进化是沿着从单系统双系统双系统多系统多系统的方向发展。的方向发展。例如多功能的瑞士军刀、单头牙刷例如多功能的

16、瑞士军刀、单头牙刷双头牙刷双头牙刷多头牙刷多头牙刷电动牙刷等。电动牙刷等。飞机摒弃副油箱，改为空中加油机飞机摒弃副油箱，改为空中加油机汽车的汽车的GPS电子狗电子狗kc-135日本波音KC-767第23页/共102页7 7）向微观级进化法则）向微观级进化法则 技术系统的进化沿着减小其元件尺寸的方向发展，即元件技术系统的进化沿着减小其元件尺寸的方向发展，即元件从最初的尺寸向原子、基本粒子的尺寸进化，同时能够更好从最初的尺寸向原子、基本粒子的尺寸进化，同时能够更好的实现相同的功能。的实现相同的功能。例如微机械系统（例如微机械系统（MEMSMEMS）、电子元器件的进化过程从）、电子元器件的进化过程从

17、真空管真空管晶体管晶体管集成电路。集成电路。第24页/共102页8）协调性法则）协调性法则 技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展，即系统的各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。这也是整个技术系统能发挥其功能的必要条件，子系统间协调性可以表现在结构上的协调、各性能参数的协调和工作节奏的协调。技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展，即系统的各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。这也是整个技术系统能发挥其功能的必要条件，子系统间协调性可以表现在结构上的协调、各性能参数的协调和工作节奏的协调。第25页/共102页第三节第三节 TRIZTRIZ理论及

18、其应用理论及其应用发明问题的核心就是解决冲突发明问题的核心就是解决冲突解决冲突所应遵循的规则是：解决冲突所应遵循的规则是：改进系统中的一个零部件或性能的同时，不能对系统或相邻系统中的其他零部件或性能造成负面影响。改进系统中的一个零部件或性能的同时，不能对系统或相邻系统中的其他零部件或性能造成负面影响。第26页/共102页冲突可分为物理冲突和技术冲突。冲突可分为物理冲突和技术冲突。对于物理冲突可以采用分离原理寻找解决方案。对于物理冲突可以采用分离原理寻找解决方案。对于技术冲突，则依据冲突矩阵找到相应的发明原理，找出解决冲突的方法。对于技术冲突，则依据冲突矩阵找到相应的发明原理，找出解决冲突的方法

19、。第27页/共102页评价解评价解问题分析问题分析冲突物理冲突物理冲突技术冲突技术冲突分离原理分离原理改善技术特性改善技术特性恶化技术特性恶化技术特性冲突解决矩阵冲突解决矩阵发明原理发明原理科学原理库科学原理库其他方法其他方法最终解最终解解解冲冲突突决决流流程程第28页/共102页二、技术冲突（二、技术冲突（矛盾）与物理冲突（矛盾）矛盾）与物理冲突（矛盾）矛盾）与物理冲突（矛盾）矛盾）与物理冲突（矛盾）n 技术冲突（矛盾）技术冲突（矛盾）系统的几个元素或参数互为冲突；为了改善技术系统的某个参数，导致该技术系统的另一个参数发生恶化；第29页/共102页n n技术矛盾表现为：技术矛盾表现为：n n

20、在一个子系统中引在一个子系统中引入一种有用功能后，入一种有用功能后，会导致另一子系统产会导致另一子系统产生一种有害功能，或生一种有害功能，或加强了已存在的一种加强了已存在的一种有害功能；有害功能；n n一种有害功能会导一种有害功能会导致另一子系统有用功致另一子系统有用功能的削弱；能的削弱；n n有用功能的加强或有用功能的加强或有害功能的削弱使另有害功能的削弱使另一子系统或系统变得一子系统或系统变得复杂。复杂。31第30页/共102页技术冲突实例技术冲突实例n 汽车汽车改善改善恶化恶化增加速度增加速度稳定性降低稳定性降低安全性降低安全性降低第31页/共102页物理矛盾物理矛盾n 存在于更基本层次

21、的矛盾；存在于更基本层次的矛盾；n 对系统同一个参数有不同的要求对系统同一个参数有不同的要求结实结实 厚厚 轻便轻便 薄薄厚度（桌面）厚度（桌面）第32页/共102页技术矛盾和物理矛盾比较技术矛盾和物理矛盾比较同一个参数，同一个参数，两个不同两个不同要求要求两个参数之间两个参数之间的矛盾的矛盾物理矛盾物理矛盾技术矛盾技术矛盾第33页/共102页三、三、解决物理冲突解决物理冲突物理冲突的一般描述方法为：物理冲突的一般描述方法为：1 1、为了实现关键功能，子系统要具有有用功能，但为了避免出现有害功能，子系统又不能具有该有用功能。、为了实现关键功能，子系统要具有有用功能，但为了避免出现有害功能，子系

22、统又不能具有该有用功能。2 2、关键子系统的特性必须是以大值以能取得有用功能，但又必须是以小值避免出现有害功能、关键子系统的特性必须是以大值以能取得有用功能，但又必须是以小值避免出现有害功能3 3、关键子系统必须出现以取得有用功能，但又不能出现以避免出现有害功能。、关键子系统必须出现以取得有用功能，但又不能出现以避免出现有害功能。第34页/共102页物理冲突物理冲突几何类几何类材料及能量类材料及能量类功能类功能类长与短长与短多与少多与少喷射与卡住喷射与卡住对称与不对称对称与不对称密度大与小密度大与小推与拉推与拉平行与交叉平行与交叉导热率高与低导热率高与低冷与热冷与热厚与薄厚与薄温度高与低温度高

23、与低快与慢快与慢圆与非圆圆与非圆时间长与短时间长与短运动与静止运动与静止锋利与钝锋利与钝粘度高与低粘度高与低强与弱强与弱窄与宽窄与宽功率大与小功率大与小软与硬软与硬水平与垂直水平与垂直摩擦系数大与小摩擦系数大与小成本高与低成本高与低第35页/共102页物理冲突解决方法物理冲突解决方法 现代现代TRIZTRIZ理论在总结物理冲突各种解决方法的基础上，理论在总结物理冲突各种解决方法的基础上，提出了采用如下的分离原理解决物理冲突提出了采用如下的分离原理解决物理冲突 第36页/共102页n n1.1.空间分离：将矛盾双方分离在不同的空间，以降低解决问题的难空间分离：将矛盾双方分离在不同的空间，以降低解

24、决问题的难度。当系统矛盾双方在某一空间只出现一方时，空间分离是可能度。当系统矛盾双方在某一空间只出现一方时，空间分离是可能的。的。n n举例：如在快车道上方建立人行天桥，车流和举例：如在快车道上方建立人行天桥，车流和人流各行其道，实现空间的分离。人流各行其道，实现空间的分离。n n2.2.时间分离：将矛盾双方分离在不同的时间，以降低解决问题的难时间分离：将矛盾双方分离在不同的时间，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在某一时间只出现一方时，时间分离是可能度。当系统矛盾双方在某一时间只出现一方时，时间分离是可能的。的。n n举例：为了解决用电高峰期电能紧缺的矛盾，进行时间分离，用举例：为了解决用

25、电高峰期电能紧缺的矛盾，进行时间分离，用电低峰时降低电价，鼓励人们低峰时间用电。（抽水蓄能电站）电低峰时降低电价，鼓励人们低峰时间用电。（抽水蓄能电站）38第37页/共102页n n3.3.条件分离：将矛盾双方在不同的条件下分离，以降低解决问条件分离：将矛盾双方在不同的条件下分离，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在某一条件性下只出现一方时，题的难度。当系统矛盾双方在某一条件性下只出现一方时，条件分离是可能的。条件分离是可能的。n n举例：将水射流条件分离，给予不同的射流速度和压力，即可获得举例：将水射流条件分离，给予不同的射流速度和压力，即可获得“软软”的或的或“硬硬”的不同用途的射流，用

26、于洗澡按摩或用作加工手的不同用途的射流，用于洗澡按摩或用作加工手段甚至用于武器。段甚至用于武器。n n4.4.整体与部分分离：将矛盾双方在不同的层次分离，以降低解整体与部分分离：将矛盾双方在不同的层次分离，以降低解决问题的难度。当系统矛盾双方在系统层次只出现一方时，决问题的难度。当系统矛盾双方在系统层次只出现一方时，整体与部分分离是可能的。整体与部分分离是可能的。n n举例：采用柔性生产线，以满足大众化和个性化市场需求的不同要举例：采用柔性生产线，以满足大众化和个性化市场需求的不同要求。求。39第38页/共102页1)1)空间分离原理空间分离原理 所谓空间分离原理是指将冲突双方在不同的空间上分

27、离，以降低解决所谓空间分离原理是指将冲突双方在不同的空间上分离，以降低解决问题的难度。问题的难度。链条、链轮及飞轮的发明解决了这两组物理冲突。首先，链条在空间链条、链轮及飞轮的发明解决了这两组物理冲突。首先，链条在空间上将链轮的运动传给飞轮，飞轮驱动自行车后轮旋转；其次链轮直径大于上将链轮的运动传给飞轮，飞轮驱动自行车后轮旋转；其次链轮直径大于飞轮直径，链轮以较慢的速度旋转将导致飞轮以较快的速度旋转。因此，飞轮直径，链轮以较慢的速度旋转将导致飞轮以较快的速度旋转。因此，骑车人可以以较慢的速度蹬踏脚蹬，自行车后轮将以较快的速度旋转，自骑车人可以以较慢的速度蹬踏脚蹬，自行车后轮将以较快的速度旋转，

28、自行车车轮直径也可以较小，使乘坐舒适。行车车轮直径也可以较小，使乘坐舒适。【例例1 1】自行车采用链轮与链条传动是一个采用空间分离原理的典型例子。自行车采用链轮与链条传动是一个采用空间分离原理的典型例子。要求：要求：在链轮与链条发明之前，自行车存在两个物理冲突：在链轮与链条发明之前，自行车存在两个物理冲突：其一为高速行走需要一个直径大的车轮，而为了乘坐舒适，需要一个其一为高速行走需要一个直径大的车轮，而为了乘坐舒适，需要一个直径小的车轮，车轮既要大又要小便形成物理冲突；直径小的车轮，车轮既要大又要小便形成物理冲突；其二骑车人既要快蹬脚蹬，以提高速度，又要慢蹬以感觉舒适。其二骑车人既要快蹬脚蹬，

29、以提高速度，又要慢蹬以感觉舒适。第39页/共102页2)2)时间分离原理时间分离原理 所谓时间分离原理是指将冲突双方在不同的时间段上分离，以降低所谓时间分离原理是指将冲突双方在不同的时间段上分离，以降低解决问题的难度。解决问题的难度。一加工中心用快速夹紧机构，在机床上加工一批零件时，夹紧机构首一加工中心用快速夹紧机构，在机床上加工一批零件时，夹紧机构首先在一个较大的行程内作适应性调整，加工每一个零件时要在短行程内快先在一个较大的行程内作适应性调整，加工每一个零件时要在短行程内快速夹紧与松开以提高工作效率。同一子系统既要求快速又要求慢速，出现速夹紧与松开以提高工作效率。同一子系统既要求快速又要求

30、慢速，出现了物理冲突。因为在较大的行程内适应性调整与在之后的短行程快速夹紧了物理冲突。因为在较大的行程内适应性调整与在之后的短行程快速夹紧与松开发生在不同的时间段，所以可直接应用时间分离原理来解决冲突。与松开发生在不同的时间段，所以可直接应用时间分离原理来解决冲突。【例例2】第40页/共102页4)4)总体与部分的分离原理总体与部分的分离原理 所谓总体与部分的分离原理是指将冲突双方在不同的层次上分离所谓总体与部分的分离原理是指将冲突双方在不同的层次上分离 自行车链条微观层面上是刚性的，宏观层面上是柔性的自行车链条微观层面上是刚性的，宏观层面上是柔性的 【例例4 4】3)3)基于条件的分离原理基

31、于条件的分离原理 所谓基于条件的分离原理是指冲突双方在不同的条件下分离，以降低所谓基于条件的分离原理是指冲突双方在不同的条件下分离，以降低解决问题的难度。解决问题的难度。对输水管路而言，冬季如果水结冰，那么管路将被冻破。采用弹塑对输水管路而言，冬季如果水结冰，那么管路将被冻破。采用弹塑性好的材料制成的管路可以解决该问题。性好的材料制成的管路可以解决该问题。【例例3 3】第41页/共102页一、一、发明原理发明原理共共4040条条序序号号名名 称称说说 明明示示 例例1 1分割分割a.a.把一个物体分成相互独立的部分把一个物体分成相互独立的部分b.b.物体分成容易组装和拆卸的部分物体分成容易组装

32、和拆卸的部分c.c.提高物体的可分性提高物体的可分性组合音响，组合式家俱组合音响，组合式家俱，模块化模块化计算机组件计算机组件，可折叠木尺，活动可折叠木尺，活动百叶窗帘百叶窗帘;花园里浇水的软管可以接起来以花园里浇水的软管可以接起来以增加长度增加长度;为不同材料的再回收设置不同的为不同材料的再回收设置不同的回收箱；回收箱；表自己看教材p182表10-2第42页/共102页1 分割原理（分离法）分割原理（分离法）n n（1 1）将物体分成独立的部分）将物体分成独立的部分）将物体分成独立的部分）将物体分成独立的部分（2 2）使物体成为可拆卸的）使物体成为可拆卸的）使物体成为可拆卸的）使物体成为可拆

33、卸的（3 3）提高物体的可分性）提高物体的可分性）提高物体的可分性）提高物体的可分性n n实例：组合家具、分类垃圾箱，实例：组合家具、分类垃圾箱，实例：组合家具、分类垃圾箱，实例：组合家具、分类垃圾箱，百叶窗，分体式冰箱等。百叶窗，分体式冰箱等。百叶窗，分体式冰箱等。百叶窗，分体式冰箱等。n n如右图：分体式电子琴可以拆卸如右图：分体式电子琴可以拆卸如右图：分体式电子琴可以拆卸如右图：分体式电子琴可以拆卸为相互独立的部分，即可单独使为相互独立的部分，即可单独使为相互独立的部分，即可单独使为相互独立的部分，即可单独使用又可联合使用，即便于携带又用又可联合使用，即便于携带又用又可联合使用，即便于携

34、带又用又可联合使用，即便于携带又节省空间。节省空间。节省空间。节省空间。如何提高船的抗沉没能力？如何提高船的抗沉没能力？第43页/共102页2 抽取原则（提炼）抽取原则（提炼）n n（1 1）从物体中抽出产生负面影响的）从物体中抽出产生负面影响的）从物体中抽出产生负面影响的）从物体中抽出产生负面影响的部分或属性。部分或属性。部分或属性。部分或属性。（2 2）从物体中抽出必要的部分或）从物体中抽出必要的部分或）从物体中抽出必要的部分或）从物体中抽出必要的部分或属性。属性。属性。属性。n n实例：避雷针，舞台上的反光镜。实例：避雷针，舞台上的反光镜。如右图：避雷针利用金属导电原理，如右图：避雷针利

35、用金属导电原理，将可能对建筑物造成损害的雷电引将可能对建筑物造成损害的雷电引入大地，以消除雷电对建筑物的损入大地，以消除雷电对建筑物的损害。害。室内空调噪音消除？室内空调噪音消除？第44页/共102页3 改变局部（局部质量改善法）改变局部（局部质量改善法）n n（1 1）从物体或外部介质）从物体或外部介质（外部作用）的一致结构过（外部作用）的一致结构过渡到不一致结构。渡到不一致结构。（2 2）使物体的不同部分具）使物体的不同部分具有不同的功能。有不同的功能。（3 3）物体的每一部分均应）物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件。具备最适于它工作的条件。n n悬臂梁在各个截面上作用有悬臂梁在各个

36、截面上作用有悬臂梁在各个截面上作用有悬臂梁在各个截面上作用有不同的应力。不同的应力。不同的应力。不同的应力。n n解决：不等截面悬臂梁解决：不等截面悬臂梁解决：不等截面悬臂梁解决：不等截面悬臂梁第45页/共102页4 不对称原则（非对称法）不对称原则（非对称法）n n（1 1）物体的对称形式转为不对称形式。）物体的对称形式转为不对称形式。（2 2）如果物体是不对称的，则加强它的不对称程度。）如果物体是不对称的，则加强它的不对称程度。n n实例：将电脑的插口设置为非对称性的以防止不正确实例：将电脑的插口设置为非对称性的以防止不正确使用；为增强防水保温性，采用多重坡的屋顶等。使用；为增强防水保温性

37、，采用多重坡的屋顶等。不对称原理不对称原理第46页/共102页5 联合原则（组合法）联合原则（组合法）n n（1 1）把相同的物体或完）把相同的物体或完成类似操作的物体联合成类似操作的物体联合起来。起来。（2 2）把时间上相同或类）把时间上相同或类似的操作联合起来。似的操作联合起来。n n实例：实例：集成电路板，冷集成电路板，冷集成电路板，冷集成电路板，冷热水混水器等。热水混水器等。热水混水器等。热水混水器等。如右图：集成电路板将如右图：集成电路板将如右图：集成电路板将如右图：集成电路板将电子元件组合起来，有电子元件组合起来，有电子元件组合起来，有电子元件组合起来，有利于发挥整体功能并节利于发

38、挥整体功能并节利于发挥整体功能并节利于发挥整体功能并节约空间。约空间。约空间。约空间。n n带法兰盘的轴承带法兰盘的轴承带法兰盘的轴承带法兰盘的轴承第47页/共102页6 多功能原则（一物多用法）多功能原则（一物多用法）n n每一个物件、物体具有多项功能以每一个物件、物体具有多项功能以取代其余部件。取代其余部件。n n实例：可以坐的拐杖，可当作实例：可以坐的拐杖，可当作U U盘盘使用的使用的MP3MP3，多功能螺丝刀等。，多功能螺丝刀等。如右图：数码摄像机兼有摄像、照如右图：数码摄像机兼有摄像、照相、录音、存储器功能。相、录音、存储器功能。第48页/共102页7 嵌套原则（套叠法）嵌套原则（套

39、叠法）n n（1 1）一个物体位于另一物体之内，）一个物体位于另一物体之内，而后者又位于第三个物体之内等。而后者又位于第三个物体之内等。（2 2）一个物体通过另一个物体的）一个物体通过另一个物体的空腔。空腔。实例：俄罗斯套娃，伸缩式荧光棒，实例：俄罗斯套娃，伸缩式荧光棒，伸缩式天线，推拉门等。伸缩式天线，推拉门等。如下图：多功能螺丝刀只有一个刀如下图：多功能螺丝刀只有一个刀柄，却有很多刀头，便于携带和使柄，却有很多刀头，便于携带和使用。用。第49页/共102页8 反重量原则（重量补偿）反重量原则（重量补偿）n n（1 1）将物体与具有上升）将物体与具有上升力的另一物体结合以抵力的另一物体结合以

40、抵消起重量。消起重量。实例：实例：实例：实例：热气球，广告条热气球，广告条幅氢气球，快艇。幅氢气球，快艇。如右图：热气球利用燃如右图：热气球利用燃烧形成的热空气升空。烧形成的热空气升空。（2 2）将物体与介质（最）将物体与介质（最好是气动力和液动力）好是气动力和液动力）相互作用以抵消重量。相互作用以抵消重量。实例：飞机机翼的形状使实例：飞机机翼的形状使其上部压力减小，下部其上部压力减小，下部压力增大压力增大第50页/共102页9 预先反作用原则（预先反作用法）预先反作用原则（预先反作用法）n n（1 1）事先施加反作）事先施加反作用力，用来消除不利用力，用来消除不利影响。影响。（2 2）如果一

41、个物体）如果一个物体处于受拉伸状态，预处于受拉伸状态，预先施加压力。先施加压力。实例：预压缩钢筋实例：预压缩钢筋 预压缩弹簧预压缩弹簧如右图：给树木刷上如右图：给树木刷上渗透漆以阻止树木腐渗透漆以阻止树木腐烂。烂。第51页/共102页10 预先作用原则（预先作用法）预先作用原则（预先作用法）n n（1 1）预先完成要求）预先完成要求的作用（整个的或部的作用（整个的或部分的）。分的）。（2 2）预先将物体安）预先将物体安防妥当，使它们能在防妥当，使它们能在现场和最方便地点立现场和最方便地点立即完成所起的作用。即完成所起的作用。n n实例：灌装生产线上实例：灌装生产线上使瓶口朝一个方向，使瓶口朝一

42、个方向，提高效率提高效率第52页/共102页11 预先应急措施原则（预先防范）预先应急措施原则（预先防范）n n以事先准备好的应急手段补偿物体以事先准备好的应急手段补偿物体的低可靠性。的低可靠性。n n实例：安全气囊，降落伞的备用包，实例：安全气囊，降落伞的备用包，安全出口，电梯的应急按钮等。安全出口，电梯的应急按钮等。如下图：事先给汽车安装安全气囊，如下图：事先给汽车安装安全气囊，在发生事故时使对驾驶员的伤害降在发生事故时使对驾驶员的伤害降到最低。到最低。第53页/共102页12 等势原则（等势法）等势原则（等势法）n n改变工作状态而不必升高或降低物改变工作状态而不必升高或降低物品。品。实

43、例：汽车修理部的地下修理通道，实例：汽车修理部的地下修理通道，悬挂式流水线等。悬挂式流水线等。如右图（牵强）：现在的大型工厂如右图（牵强）：现在的大型工厂大部分采用流水线生产，传送带上大部分采用流水线生产，传送带上的物品是不动的，而传送带旁的机的物品是不动的，而传送带旁的机械手臂代替了人的劳动，在不改变械手臂代替了人的劳动，在不改变位置的前提下可以上下左右自由伸位置的前提下可以上下左右自由伸缩，提高了生产效率。缩，提高了生产效率。如何解决内燃机活塞的提升和降落无谓消耗能量问题如何解决内燃机活塞的提升和降落无谓消耗能量问题？采用旋转转子内燃机，工作时旋转转子的势能为常数第54页/共102页13

44、相反原则（逆向作用法）相反原则（逆向作用法）n n（1 1）不用常规的解决方法，）不用常规的解决方法，而是反其道而行之。而是反其道而行之。（2 2）使物体或外部介质的）使物体或外部介质的活动部分变成为不动的，活动部分变成为不动的，而使不动的成为可动的。而使不动的成为可动的。（2 2）将物体运动部分倾斜）将物体运动部分倾斜或颠倒过来或颠倒过来n n实例：起跑器，做泥塑时实例：起跑器，做泥塑时用的转盘，滚梯等。用的转盘，滚梯等。如右图：跑步机将不动的如右图：跑步机将不动的地面变成了可动的橡胶滚地面变成了可动的橡胶滚轮，减少了人们锻炼时空轮，减少了人们锻炼时空间和场地的限制。间和场地的限制。如何解决

45、重型零件的加工问题？如何解决重型零件的加工问题？将通常工作台运动的方式颠倒过来，改为工作台固定第55页/共102页14 球形原则（曲面化法）球形原则（曲面化法）n n（1 1）从直线部分过渡到曲）从直线部分过渡到曲线部分，从平面过渡到球线部分，从平面过渡到球面，从正六面体或平行六面，从正六面体或平行六面体过渡到球。面体过渡到球。（2 2）利用滚筒、球体、螺）利用滚筒、球体、螺旋等结构。旋等结构。（3 3）利用离心力，以回转）利用离心力，以回转运动代替直线运动。运动代替直线运动。n n实例：圆形跑道，圆珠笔实例：圆形跑道，圆珠笔的笔尖，洗衣机，汽车的的笔尖，洗衣机，汽车的轮胎轮胎如下图：滚轮办公

46、椅将固如下图：滚轮办公椅将固定的椅腿变为可随意移动定的椅腿变为可随意移动的圆轮，方便工作人员移的圆轮，方便工作人员移动。动。第56页/共102页15 动态原则（动态法）动态原则（动态法）n n（1 1）物体（或外部介质）物体（或外部介质）的特性的变化应当在每一的特性的变化应当在每一工作阶段都是最佳的。工作阶段都是最佳的。实例：用于矫正牙齿的记实例：用于矫正牙齿的记忆合金忆合金n n（2 2）将物体分成彼此相对）将物体分成彼此相对移动的几个部分。移动的几个部分。（3 3）使不动的物体成为动）使不动的物体成为动的。的。实例：分成一段一段的利实例：分成一段一段的利于转弯的火车车厢，可以于转弯的火车车

47、厢，可以弯曲的吸管等。弯曲的吸管等。如右图：可折叠式健身器如右图：可折叠式健身器可以折叠，节约空间。可以折叠，节约空间。翻译：物体或其环境介质可在工作过程中自动调节，以达到与工作过程相适应的优化值第57页/共102页16 局部作用或过量作用原则（部分超越法）局部作用或过量作用原则（部分超越法）n n如果难于取得百分之百的效果，则如果难于取得百分之百的效果，则应当部分达到或超越理想效果。这应当部分达到或超越理想效果。这样可以把问题大大简化。样可以把问题大大简化。实例：实例：实例：实例：抹墙时总是先将大量水泥抹抹墙时总是先将大量水泥抹在墙上，然后除去多余的；在墙上，然后除去多余的；如图：用针管抽取

48、液体的时候不可如图：用针管抽取液体的时候不可能直接吸入准确的剂量，而是吸取能直接吸入准确的剂量，而是吸取而后将多余的液体排除，这样大大而后将多余的液体排除，这样大大简化了操作难度。简化了操作难度。第58页/共102页17 向另一维度过渡原则（多维法）向另一维度过渡原则（多维法）n n（1 1）如果物体作线性运动）如果物体作线性运动（或分布）有困难，则使（或分布）有困难，则使物体在二维空间（即平面）物体在二维空间（即平面）上移动。相应的，在一个上移动。相应的，在一个平面上的运动或分布可以平面上的运动或分布可以过渡到三维空间。过渡到三维空间。（2 2）利用多层结构替代单）利用多层结构替代单层结构。

49、层结构。（3 3）将物体倾斜或侧置。）将物体倾斜或侧置。（4 4）利用指定面的反面。）利用指定面的反面。（5 5）利用投向相邻面或反）利用投向相邻面或反面的光流。面的光流。n n实例：旋转楼梯，拔地而实例：旋转楼梯，拔地而起的高楼，双面集成电路起的高楼，双面集成电路板等。板等。如下图：为了节约城镇居如下图：为了节约城镇居住空间，将单层的平房改住空间，将单层的平房改为楼房。为楼房。第59页/共102页18 机械振动原则（机械振动法）机械振动原则（机械振动法）n n（1 1）使物体振动。）使物体振动。（2 2）如果已在振动，则提高它的）如果已在振动，则提高它的振动频率。振动频率。（3 3）利用共振

50、频率。）利用共振频率。（4 4）用压电振动器替代机械振动）用压电振动器替代机械振动器。器。实例：超声波清洗，音叉等。实例：超声波清洗，音叉等。如下图：电动剃须刀利用振动原理如下图：电动剃须刀利用振动原理将胡子刮的更干净。将胡子刮的更干净。振动上料机振动上料机第60页/共102页19 周期作用原则（离散法）周期作用原则（离散法）n n（1 1）从连续作用过渡到）从连续作用过渡到周期作用（脉冲）。周期作用（脉冲）。（2 2）如果作用已经是周）如果作用已经是周期的，则改变周期性。期的，则改变周期性。（3 3）利用脉冲的间歇完）利用脉冲的间歇完成其他作用。成其他作用。实例：警笛，收音机用实例：警笛，收