40个发明创新原理及其应用课件.ppt

1、第四章第四章 40个发明创新原理及其应用个发明创新原理及其应用123 3第一节第一节 发明创新原理的由来发明创新原理的由来第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用第三节第三节 明创新原理使用窍门明创新原理使用窍门返回第一节第一节 发明创新原理的由来发明创新原理的由来l创新原理是建立在对上百万份发明专利分析的基础上，蕴含了人类发明创新所遵循的共性原理，是对人类解决创新问题共性方法的高度概括和总结。在人类发明创造的历史进程中，相同的发明问题以及为了解决这些问题所使用的创新原理，在不同的时期、不同的领域中反复出现，也就是说，解决创新问题的方法是有规律可循的。如果一个发明原理融合了物理、化学

2、等科学，那么该原理将超越领域的限制，就可应用到其他行业中去。由此可见，如果跨行业间的技术能够充分的交流，就可以尽早的开发出优化的技术。因此创新原理作为符合客观规律的方法学，必然会具有普适意义，必然会在发明创新过程中得到实际的应用。下一页 返回第一节第一节 发明创新原理的由来发明创新原理的由来l阿奇舒勒通过对大量发明专利的分析、研究和总结，发现了蕴含在这些发明创新现象背后的客观规律，提炼出了TRIZ理论中最重要的、具有普遍用途的40个发明创新原理，将创新的理论展现在世人面前，从此让创新过程有了方法学的引领。40个发明创新原理开启了一扇解决发明问题的天窗，将发明从魔术推向科学，让那些似乎只有天才才

3、能从事的发明工作，成为一种人人都可以从事的职业，使原来认为不可能解决的问题可以获得突破性的解决，是用于解决冲突问题的行之有效的方法。如果我们掌握了这些原理，不仅可以提高发明的效率、缩短发明的周期，而且能使发明问题更具有可预见性。上一页下一页 返回第一节第一节 发明创新原理的由来发明创新原理的由来l当前，40个发明创新原理已经从传统的工程领域扩展到微电子、医学、管理和文化教育等领域，这些发明原理的广泛应用，产生了大量的发明专利，强力地推动着人类文明的进展。学习并掌握这40条发明创新原理，对于解决生产、生活和科研中遇到的各种问题，有着重要的启示和神奇的促进作用。上一页返回第二节第二节 发明创新原理

4、及应用发明创新原理及应用l在对全世界专利进行分析研究的基础上，TRIZ理论提出了40条发明创造原理，见表4-1。表中每条原理的前面有一个序号，此序号与下一章将要介绍的阿奇舒勒冲突矩阵中的号码是相对应的。实践证明，这些原理对于指导设计人员的发明创造具有非常重要的作用，下面结合工程实例对每条发明创造原理进行详细的介绍。l一、分割原理l(1)把一个物体分成相互独立的部分l(2)把物体分成容易组装和拆卸的部分。l(3)增加物体相互独立部分的程度。l例4-1 可拆卸铲斗唇缘设计(见图4-1)。下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l挖掘机铲斗的唇缘是由钢板制成的，只要它的一部分磨

5、损或损坏，就必须更换整个唇缘。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，将唇缘分割成单独可分离的几部分。这样，可以快速方便地将毁坏或磨损的部分更换。l二、分离原理l(1)将一个物体中的“干扰”部分分离出去l(2)将物体中的关键部分挑选或分离出来l如在飞机场环境中，为了驱赶各种鸟类，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与机场分离;将产生噪声的空气压缩机放于室外。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l三、局部质量原理l(1)将物体或环境的均匀结构变成不均匀结构。l(2)使组成物体的不同部分完成不同的功

6、能l(3)使组成物体的每一部分都最大限度地发挥作用。l如带有橡皮的铅笔，带有起钉器的榔头。瑞士军刀带有多种常用工具，如小刀、剪子、起瓶器、螺丝刀等;电缆电视集电话、上网和电视功能于一体。l该原理在机械产品进化的过程中表现得非常明显，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。如果某零件未能最大限度地发挥作用，则应对其进行改进设计。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l例4-2 非圆齿轮传动机构与齿轮传动相比，具有实现非匀速比传动的特点，即当主动齿轮做匀速转动时，被动齿轮做变速运动，如图4-2所示。在此，通过齿轮结构的不均匀变化，满足了工

7、作中提出的变速比要求。l四、不对称原理l(1)将物体的形状由对称变为不对称l(2)如果物体是不对称的，增加其不对称的程度l例4-3考虑到外形美观，电动机和发电机的底座一般都设计成对称的形状。但是，因为它们需要旋转，左右底座所承受的载荷是不对称的。为了减少机器的质量，节约材料，不翻转部件所对应的底座可以设计得小一些，能支持它们实际上所必须承受的载荷就可以了，如图4-3所示。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用 l五、合并原理l(1)在空间上将相似的物体连接在一起，使其完成并行的操作l(2)在时间上合并相似或相连的操作。l例4-4 在运输过程中，先用纸将玻璃片隔开，

8、然后用纸片将其保护好放到一个木箱子里。尽管有这些预防措施，但是也经常发生玻璃破损的事件。l为了减少玻璃的破损，可以将玻璃当做一个固体块运输，而不是让它们处于分离状态。每片玻璃上都涂上一层油(见图4-4)，然后将玻璃片粘在一起形成一个玻璃块，比起每片玻璃来说，玻璃块的强度要大很多。测试表明，即便将玻璃块从2 m高的地方丢下，造成的损失也很小;相反的，一般的运输方法将会有一半多的玻璃受到不同程度的损伤。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l六、多用性原理l使一个物体能够完成多项功能，可以减少原设计中完成这些功能所需物体的数量。如装有牙膏的牙刷柄;能用做婴儿车的儿童安

9、全座椅;小型货车的座位通过调节可以有时实现坐、躺、支撑货物等多种功能。l七、嵌套原理l(1)将一个物体放在第二个物体中，将第二个物体放在第三个物体中，按照这种方式一直再进行下去。l(2)使一个物体穿过另一个物体的空腔。l如收音机伸缩式天线;伸缩式钓鱼竿;伸缩教鞭;笔筒里放有铅芯的自动铅笔。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l八、质量补偿原理l(1)用另一个能产生提升力的物体补偿第一个物体的质量。l(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。l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。l例4-5 具有球形重物的速度调

10、节器常被用来调节回转速度(图4-5)。l通过减小零件的尺寸(或零件质量)来改进传统设计。比如:速度调节器上的球形重物可以改作成机翼形，这样就会增加调节器的提升力。l九、预加反作用原理l(1)预先施加反作用，用来消除不利影响。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l(2)如果一个物体处于或将处于拉伸状态，应预先增加压力。l例4-6 用割草机修剪的草坪不是很平整，因为草有一定的硬度，而且割草机工作时其刀片接触到了即将要割的草，使草向前倾斜，这样就会使草在不同的高度上被修剪。当然修剪的草坪就会参差不齐(见图4-6)。l为了得到平整的草坪，新设计的割草机有一个专用部件，可

11、以在即将修剪的草上预加反作用力，使其向前倾斜，由于草具有一定的硬度，所以被释放后能产生足够的内部惯性力，使其反弹回来，这样割草机的刀片接触到的草就是直立的草，所有的草都是在同一垂直高度上被修剪，所以修剪的草坪就会很平整。l十、预操作原理l(1)在操作开始前，使物体局部或全部产生所需的变化。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l(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。l例4-7 预着色(见图4-7)。代替手工用刷子对塑料件进行着色，其中一种方法是机械着色。l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

12、(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。零件的颜料具有较好的豁附性，因为颜料扩散到了表面内部。l十一、预补偿原理l采用预先准备好的应急措施补偿可靠性相对较低的物体。如飞机上的降落伞，航天飞机的备用输氧装置。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l例4-8 汽车安全气囊(见图4-8)。l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。l十二、等势性原理l改变工作条件，使物体不需要被

13、升起或降低。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。l例4-9 汽车旋转装置(见图4-9)。l如果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，这样既不方便也不安全。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l建议使用等势原理，将汽车固定在一个环形的旋转装置上，这样汽车就能够随意旋转甚至可以倒置，从而很好地改善了修理条件。l十三、反向原理l(1)将一个问题中所规定的操作改为相反的操作。l(2)使物体中的运动部分静止，静止部分运动。l(3)使一个物体的位置倒置。l如为了拆卸处于紧配合

14、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;机械加工中使工件旋转，而使刀具固定;为了有效地训练运动员，可以使用健身器材中的跑步机;通过将一个部件或机器总成翻转，以便于安装紧固件。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l十四、曲面化原理l(1)将直线或平面部分用曲线或曲面代替，立方体用球体代替l(2)采用辊、球和螺旋l(3)用旋转运动代替直线运动，采用离心力。l例4-10 当土豆收割机的滚筒运动时，它的形状会和变化的地面始终保持相应的一致(见图4-10)。l滚筒可以成为一个旋转的双曲面体，这个双曲面由两个直立的盘子组成，用木棍通过圆周上的点互相连

15、接起来。两个盘子可以相对旋转，通过机械轴可以将这两个盘子和收割机连接起来。当盘子相对旋转时，滚筒外部的轮廓就会随着地形的改变而改变。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l十五、动态化原理l(1)使一个物体或其环境在操作的每一阶段自动调整，以达到优化的性能。l(2)把一个物体划分成具有相互关系的元件，元件之间可以改变相对位置。l(3)如果一个物体是静止的，使之变为运动的或可变的。l例4-11 螺旋角可变的螺杆输送机(见图4-11)。l传送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材料进行调节，希望输送机螺杆的

16、螺旋角是可调的。建议使用变参数原理和动态原理设计输送机。螺杆的表面使用如橡胶之类的弹性材料制成。两个螺旋弹簧控制螺旋的形状。弹簧沿着旋转轴的伸长/压缩可控制螺杆的螺旋角，从而控制松散材料的传送速度。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l十六、未达到或超过的作用原理l要想100%达到所希望的效果是困难的，而稍微未达到或稍微超过预期的效果将大大简化问题。l如缸筒外壁需要刷涂料时，可将缸筒浸泡在盛涂料的容器中完成，但取出缸筒后，其外壁粘涂料太多，通过快速旋转可以甩掉多余的涂料。l十七、维数变化原理l(1)将一维空间中运动或静止的物体变成二维空间中运动或静止的物体，将二

17、维空间中的物体变成三维空间中的物体。l(2)将物体用多层排列代替单层排列。l(3)使物体倾斜或改变方向。如自卸车。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l(4)利用给定表面的反面。如叠层集成电路。l例4-12 矿车进入垂直面(见图4-12)。l当空矿车和负载矿车在矿井中需要对调时，通过增加隧道宽度来解决是不理想的。因为隧道宽度的增大会使隧道顶部安全性降低。建议应用维数变化原理、动态原理和分离原理来解决。可以通过垂直面来重新排列矿车，如图4-12所示将空车抓到负载车的上面，负载车向前行，在合适位置将空车放下。这样矿车队列变得更为动态化，此过程中所有矿车就像一堆纸牌一

18、样易操作。通过这种方法，可以大大改善矿井工人的安全。l十八、振动原理l(1)使物体处于振动状态。如电动雕刻刀具具有振动刀片、电动剃须刀。l(2)如果振动存在，增加其频率，甚至可以增加到超声。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l(3)使用共振频率。如利用超声共振消除胆结石或肾结石。l(4)使用电振动代替机械振动。如石英晶体振动驱动高精度表。l(5)使用超声波与电磁场藕合。如在高频炉中混合合金。l例4-13 产品计数装置(见图4-13)。l流水线上的机械计数系统长时间使用就会磨损，同时由于灰尘的积累，光学装置的可靠性将会降低。建议用气流和产品间相互作用产生的声波来

19、计数。让产品沿着一个路径传送，到达终点后和气流接近。产品和气流相互作用产生声波，声波通过麦克风转变成电信号，电信号可用来计数。l十九、周期性作用原理上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l(1)用周期性运动或脉动代替连续运动。如用鼓褪反复地敲击某物体。l(2)对周期性的运动改变其运动频率。如通过调频传递信息。l(3)在两个无脉动的运动之间增加脉动。l例4-14 控制振动的方法(见图4-14)。l如何控制车床进行金属切削时的振动呢?建议用机械振动原理和周期性作用原理。按预先确定的频率，短时间周期性的停止切削操作。切削数圈后，撤回刀具切削圈数与车床的振动阻尼(刚度、转

20、速和固有阻尼)及工件的材料有关。这种方法也可以防止切屑堆积在刀具边缘。l二十、有效作用的连续性原理l(1)不停顿地工作，物体的所有部件都应满负荷地工作。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l(2)消除运动过程中的中间间歇。如针式打印机的双向打印。l(3)用旋转运动代替往复运动l例4-15 连续工作(见图4-15)。l由于机器需要等待新毛坯进入工作面，所以流水线的生产效率受到限制。建议加工毛坯时，让毛坯与工装一同运动。这项技术可用于回转机械中。由于减少了空转时间，使得旋转流水线的生产效率得到提高。l二十一、紧急行动原理l以最快的速度完成有害的操作，如修理牙齿的钻头

21、高速旋转，以防止牙组织升温。l例4-16 高速切断管路(见图4-16)。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l传统方法截断大直径薄壁管路时，管路变形与过渡挤压是个大缺陷。建议使用加速原理，刀具以极快的速度切削使管路没有时间变形。l二十二、变有害为有益原理l(1)利用有害因素，特别是对环境有害的因素，获得有益的结果。l(2)通过与另一种有害因素结合来消除一种有害因素。l(3)加大一种有害因素的程度使其不再有害。如森林灭火时用逆火灭火，“以毒攻毒”。l例4-17 不平坦的地基容易造成建筑物的倾斜，使墙壁上产生危险的压力，在这种情况下，通常需要拆掉建筑物重建，这是一种

22、很不经济的解决方案。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l建议方法是沿最大压力线将建筑物分成两部分，每一部分根据实际压力进行加固。这样，有害因素的影响就变成了有益因素:受压区域可以很容易地根据墙壁石膏的裂纹判断出来，进而确定切割线(见图4-17)。l二十三、反馈原理l(1)引入反馈以改善过程或动作。如加工中心的自动检测装置;自动导航系统。l(2)如果反馈已经存在，改变反馈控制信号的大小或灵敏度l例4-18 轧钢机钢板厚度控制(见图4-18)。l控制被轧钢板的厚度，重要的是控制钢板温度最终的厚度是温度和接近辊子的板的厚度共同作用的结果。建议使用反馈控制输出厚度。上

23、一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l可以将接近棍子的钢板的厚度与加热器(电子枪)电子束的进给速度结合起来，电子束通过钢板被传感器监控。钢板越厚，接收到的辐射密度越低。那么可发信号降低电子束的进给速度以增加钢板的温度。这种反馈控制改善了输出厚度的精度。l二十四、中介物原理l(i)使用中介物传送某一物体或某一种中间过程。如机械传动中的惰轮l(2)将一容易移动的物体与另一物体暂时结合。如机械手抓取重物并将其移动到另一处，用钳子、镊子帮助或代替人手抓取物体。l二十五、自服务原理l(1)使一物体通过附加功能产生自己服务于自己的功能。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新

24、原理及应用发明创新原理及应用l(2)利用废弃的材料、能量与物质。如钢厂余热发电装置。l例4-19 自服务挖掘机(见图4-19)。l给挖掘机的铲斗提供气体润滑以减少土壤和铲斗的摩擦，也可以防止卸土时土壤附着在铲斗上。然而在发动机上安装压缩机会增加能量的消耗。建议使用自服务原理来解决问题。用作业时挖掘机悬臂的运动来给铲斗提供空气。这要通过在悬臂上安装一个双作用的气缸来实现。l二十六、复制原理l(1)用简单、低廉的复制品代替复杂的、昂贵的、易碎的或不易操作的物体。l(2)用光学拷贝或图像代替物体本身，可以放大或缩小图像。l(3)如果已使用了可见光复制，那么可用红外线或紫外线代替。上一页下一页 返回第

25、二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l如通过虚拟现实技术可以对未来的复杂系统进行研究;通过模型的试验来代替对真实系统的试验;通过看一名教授的讲座录像可代替亲自参加他的讲座;利用红外线成像探测热源。l二十七、低成本、不耐用的物体代替贵重、耐用的物体原理l用一些低成本物体代替昂贵物体，用一些不耐用物体代替耐用物体。如一次性的纸杯子、一次性的餐具、一次性尿布、一次性拖鞋等l二十八、机械系统的替代原理l(1)用视觉、听觉、嗅觉系统代替部分机械系统。l(2)用电场、磁场及电磁场完成物体间的相互作用。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l(3)将固定场变为移动场

26、，将静态场变为动态场，将随机场变为确定场。l(4)将铁磁粒子用于场的作用之中。l例4 20 磁场移去弹性外壳(见图4-20)。l从成型机的轴上移去弹壳使用的机械装置控制的推动器这种装置可靠性低，而且弹壳经常被刺穿。建议使用机械替代原理提高推动器的效率。用永久磁铁作为推动器放在磁场中提供动力。反作用力由一个外部磁场(电磁铁)控制。l二十九、气动与液压结构原理l物体的固体零部件可以用气动或液压部件代替，将气体或液体用于膨胀或减振。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l如发生交通事故时，由于惯性作用，司机会受到强烈的撞击。尽管安全带可以起到一定的防护作用，但这是远远不

27、够的。解决的方法之一是使用安全气囊。当汽车受到撞击时它会迅速膨胀以保护司机的安全。使用气垫运动鞋，可以减少运动对足底的冲击。l三十、柔性壳体或薄膜原理l(1)用柔性壳体或薄膜代替传统结构。l(2)使用柔性壳体或薄膜将物体与环境隔离。l例4-21 货舱内货物的移动是航行中的一种潜在危险。防止货物移动的一种方法是将其放在一个比较广阔的空间里，用带有弹性衬垫的材料密封好货物，然后抽出里面的空气，产生低压，这样衬垫的内表面就可以贴近货物了，防止货物移动(见图4-21)。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l三十一、多孔材料原理l(1)使物体多孔或通过插入、涂层等增加多孔

28、元素。如在一结构上钻孔，以减轻质量。l(2)如果物体已是多孔的，用这些孔引入有用的物质或功能。如利用一种多孔材料吸收接头上的焊料。l为了实现更好的冷却效果，机器上的一些零部件内充满了一种已经浸透冷却液的多孔材料。在机器工作过程中，冷却液蒸发，可以提供均匀冷却。l三十二、改变颜色原理l(1)改变物体或环境的颜色。如在洗相片的暗房中要采用安全的光线。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l(2)改变一个物体的透明度，或改变某一过程的可视性l(3)采用有颜色的添加物，使不易观察到的物体或过程被观察到l(4)如果已增加了颜色添加剂，则采用发光的轨迹。l例4 22 轻便辐射

29、熨斗的设计(见图4-22)。l如何改善普通家用熨斗的设计?建议使用改变颜色(透明)原理、改变维数原理来改善设计。用难熔的、透明的玻璃制成基座。被熨的织品直接通过热辐射加热，而不是通过金属基座加热。新设计的熨斗质量轻、加热快，能渗透到织品的整个表面这样的熨斗既轻便，又节约时间。l三十三、同质性原理l采用相同或相似的物体制造与某物体相互作用的物体。如用金刚石切割钻石。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l如存放在一般容器里的高纯度铜都很容易被污染，进而降低本身所固有的属性。为了避免出现这种情况，可以将高纯度铜存储在以同质材料制成的容器里，保证被储存的高纯度铜不被污染

30、。l三十四、抛弃与修复原理l(1)当一个物体完成了其功能或变得无用时，抛弃或修复该物体中的一个物体。如用可溶解的胶囊作为药面的包装;可降解餐具l(2)立即修复一个物体中所损耗的部分。如割草机的自刃磨刀具l例4 23 某些零部件内部流道非常复杂，有很多复杂的凹槽，这些凹槽是很难加工的(见图4-23)。l解决的方法是:先把电线弯成所需形状，然后紧贴在板面上以形成这些凹槽，再在各条电线之间的空余地方添加熔融的金属或环氧树脂。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l当添加物变硬后，利用化学腐蚀的方法把其余的电线除掉就形成了所需要的复杂的内部凹槽。l三十五、参数变化原理l(

31、1)改变物体的物理状态，即让物体在气态、液态、固态之间变化。l(2)改变物体的浓度和茹度。如液态香皂的茹度高于固态香皂，且使用更方便。l(3)改变物体的柔性。如用三级可调减振器代替轿车中不可调减振器l(4)改变温度。如使金属的温度升高到居里点以上，金属由铁磁体变为顺磁体。l例4 24 通过将颗粒材料和液体相混合的方法，可以实现材料按颗粒大小逐渐分层。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l具有不同颗粒的材料与液体混合后，颗粒材料逐渐沉淀，大颗粒会逐渐沉到最底端，依次是比较小的颗粒。尽管如此，我们仍然很难移走材料层，因为轻微的动作都会引起不同颗粒的材料再次混合。但如

32、果我们将已经分开的材料冻结，那么就会很容易地分开颗粒层了(见图4-24)。l三十六、状态变化原理l在物质状态变化过程中实现某种效应。如利用水在结冰时体积膨胀的原理。l例4-25水冻结的时候体积膨胀很大，但是产生的压力很有限。已设计的冰压设备可以用来克服这个缺陷。该设备包括3个形状相同尺寸不同的锥形瓶，每次只冻结一个锥形瓶。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l第一个瓶子里的冻结水通过一个小孔在其余两个瓶子里产生很大的压力;然后，第二个瓶子里的冻结水会在第三个瓶子里产生很大的压力;最终第三个瓶子里的冻结水会产生很大的压力。这种压力可以被用在钢板冲床上，压力可达几千

33、吨。整个冰压设备(不包括冷藏库)的质量只有几千克重，携带方便(见图4-25)。l三十七、热膨胀原理l(1)利用材料的热膨胀或热收缩特性。如装配过盈配合的两个零件时，将内部零件冷却，外部零件加热，然后装配在一起并置于常温中。l(2)使用具有不同热膨胀系数的材料。如双金属片传感器。l为了控制温室天窗的闭合，在天窗上连接了双金属板。当温度改变时双金属板就会相应的弯曲，这样就可以控制天窗的闭合。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l三十八、加速强氧化原理l使氧化从一个级别转变到另一个级别，如从环境气体到充满氧气，从充满氧气到纯氧气，从纯氧到离子态氧。l例4 26 用乙炔

34、切割钢板时，在气体压力下熔化的金属会带着火星飞溅出来。l解决的方法是:可以在乙炔气流周围环绕一层纯氧，当切割中心火焰温度达到1 500时，飞溅出来的金属熔物就会在纯氧层里燃烧而不会再带着火星飞溅出来(见图4-26)。l三十九、惰性环境原理l(1)用惰性环境代替普通环境。如为了防止白炽灯灯丝的氧化，让其置于氢气中。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l(2)让一个过程在真空中发生。l例4-27 清洁过滤器(见图4-27)。l在冶金生产中，往往是用从熔炉气体中分离出的一氧化碳在燃烧室中燃烧来加热水和金属。在给燃烧室供气之前，应先将灰尘过滤掉。如果过滤器被阻塞，就应该

35、使用压缩空气将灰尘清除然而，这样形成的一氧化碳和空气的混合物容易发生爆炸。建议使用惰性气体代替空气，例如将氮气通过过滤器以保证过滤器的清洁和工作过程的安全。l四十、复合材料原理l将材质单一的材料改为复合材料。例如玻璃纤维与木材相比较轻，其在形成不同形状时更容易控制。用玻璃纤维制成的冲浪板，由于比木制板更轻，可灵活控制运动方向，也易于制成各种形状。上一页下一页 返回第二节第二节 发明创新原理及应用发明创新原理及应用l 例4 28 一般使用轻且薄的材料制作防火服，然而轻薄材料的隔热性能一般都比较低。l聚乙烯纤维层是由弹性体或弹性材料组成的，这些材料可以在外界温度升高的同时逐渐膨胀，这样就可以有效地

36、起到隔热的作用，是制作防火服的合适材料之一(见图4-28)。l上述这些原理都是通用发明创造原理，未针对具体领域，其表达方法是描述可能解的概念。如建议采用柔性方法，问题的解是在某种程度上改变已有系统的柔性或适应性，设计人员应根据建议提出已有系统的改进方案，这样才有助于问题的迅速解决。还有一些原理范围很宽，应用面很广，既可应用于工程，又可用于管理、广告和市场等领域。上一页返回第三节第三节 发明创新原理使用窍门发明创新原理使用窍门lTRIZ理论给出了解决技术矛盾的40条发明创新原理，但这些发明原理被使用的频率并不一样。经统计，有的经常在已有的专利中得到应用，而有的却极少用到。下面由高到低列出它们被使

37、用频率的次序，可以直观看出，第35条发明创新原理“参数变化即物体的物理和化学状态的变化”是应用频率最高的原理。l35.参数变化原理l10.预操作原理l1.分割原理l28.机械系统的替代原理l2.分离原理l15.动态化原理下一页 返回第三节第三节 发明创新原理使用窍门发明创新原理使用窍门l19.周期性作用原理l18.振动原理l32.改变颜色原理l13.反向原理l26.复制原理l3.局部质量原理l27.用低成本、不耐用的物体代替贵重、耐用的物体原理l29.气动与液压结构原理l34.抛弃和修复原理l16.未达到或超过的作用原理l40.复合材料原理上一页下一页 返回第三节第三节 发明创新原理使用窍门发

38、明创新原理使用窍门l24.中介物原理l17.维数变化原理l6.多用性原理l14.曲面化原理l22.变有害为有益原理l39.惰性环境原理l4.不对称原理l30.柔性壳体或薄膜原理l37.热膨胀原理l36.习犬态变化原理l25.自服务原理上一页下一页 返回第三节第三节 发明创新原理使用窍门发明创新原理使用窍门l11.预补偿原理l31.多孔材料原理l38.加速强氧化原理l8.质量补偿原理l5.合并原理l7.嵌套原理l21.紧急行动原理l23.反馈原理l12.等势性原理l33.同质性原理l9.预加反作用原理上一页下一页 返回第三节第三节 发明创新原理使用窍门发明创新原理使用窍门l20.有效作用的连续性

39、原理l对有些想走捷径的发明人来说，可以直接使用频率次序靠前的若干项来尝试进行创新构思，解决技术系统中的问题和冲突。l为了方便发明人有针对性地利用40条发明创新原理，德国TRIZ专家统计出40条发明创新原理中特别适用于走捷径可立即求解、有利于设计场合、有利于大幅降低成本的三大类发明原理，现介绍如下:l(1)第一类走捷径可立即求解的就是本节提到的前10条使用频率高的发明原理。l(2)下面列出的13条发明原理可以成功地应用于设计场合，分别是:l1.分割原理l2.分离原理上一页下一页 返回第三节第三节 发明创新原理使用窍门发明创新原理使用窍门l3.局部质量原理l4.不对称原理l26.复制原理l6.多用

40、性原理l7.嵌套原理l8.质量补偿原理l13.反向原理l15.动态化原理l17.维数变化原理(主要是扩大)l24.中介物原理l31.多孔材料原理上一页下一页 返回第三节第三节 发明创新原理使用窍门发明创新原理使用窍门l(3)进一步还有下列10条发明原理可以大幅度降低产品的成本:l1.分割原理l2.分离原理(取消某一部分)l3.局部质量原理l6.多用性原理l10.预操作原理l16.未达到或超过的作用原理l20.有效作用的连续性原理l25.自服务原理l26.复制原理l27.用低成本、不耐用的物体代替贵重、耐用的物体原理上一页下一页 返回第三节第三节 发明创新原理使用窍门发明创新原理使用窍门l例4

41、29 某制造厂长期以来一直生产直径为10英寸、长为2英寸的小型玻璃过滤器(见图4-29 (a)。现在该厂拿到新的订单，需要生产直径2英尺、长10英尺的大型玻璃过滤器。需要使非常细小的过滤孔均匀地分布在过滤器的每一部分。令人为难的是:怎样才能经济地生产出这种新型过滤器?这些小孔还需要直通过滤器并均匀分布。l本题的任务是制造出含有成千上万个小孔的长型玻璃过滤器。以前该公司制造过可以钻孔的短过滤器此过程比较简单，现在新的要求比较复杂，且制造过程也复杂得多。l对照40个发明原理，分析每一个原理，考虑可以采取的合适建议。刚开始你会发现这些方法乍看起来非常烦琐。上一页下一页 返回第三节第三节 发明创新原理

42、使用窍门发明创新原理使用窍门l现在用3 min时间来审视每一个原理，检查可以用来解决问题的前提条件，这样最多用12 h便可找到最有效的原理。用这种方法，选出下列原理作为解决该问题最合适的方法:l原理1(、)分割l原理10()预操作l原理13()反过来做l原理28(、)系统替代l原理35()性能转换l原理40复合材料l现在分析以上选定的原理:l原理1(、)分割:意味着将过滤器分成很多部分。上一页下一页 返回第三节第三节 发明创新原理使用窍门发明创新原理使用窍门l原理10()预操作:提出将孔在做成过滤器之前做出。l原理13()反过来做:表示将制作过程反过来不是钻孔(去除材料)，而是用很多部分来组合

43、成过滤器(加入材料)。l原理28,35和40可由自己进行分析和应用，不再一一介绍。l由此可见，过滤器应该由很多分割的部分组合在一起(原理1)，这应该在它还没有成为过滤器之前就完成(原理10)。原理13将这一系列概念合起来，不是通过去除某些部分(钻孔)，而是增加材料使其提供孔的作用。换言之，改变去掉东西而使其起到孔的作用的方法，用增加东西(合并、组合、捆绑)的办法使其得到孔的效果。l基于原理1,10,13可知，玻璃过滤器应该用捆扎在一起的玻璃纤维制成(见图4-29(b)。上一页下一页 返回第三节第三节 发明创新原理使用窍门发明创新原理使用窍门l纤维间的间隙成为孔而不必钻孔。可以通过改变玻璃纤维的

44、粗细和大小来制作各种型号的过滤器。l如果按照本节所讲的使用发明原理的窍门，根据使用频率通过分析前10个原理就能达到上述目的;根据有利于设计和降低成本的要求，通过分析14个创新原理也能快速达到目的。可见，灵活地利用发明原理的使用窍门，可以提高创新设计的效率，从而快速地实现产品的创新设计。上一页返回l谢谢观赏表表4-1 40条发明创造原理条发明创造原理返回图图4-1 可拆卸铲斗可拆卸铲斗返回图图4-2 非圆齿轮传动机构非圆齿轮传动机构返回图图4-3 具有不对称结构的电动机具有不对称结构的电动机返回图图4-4 易于运输的易于运输的“玻璃块玻璃块”返回图图4-5 具有机翼状重物的速度调节器具有机翼状重

45、物的速度调节器返回图图4-6 改进后的割草机可以修剪出平改进后的割草机可以修剪出平整的草坪整的草坪返回图图4-7 预着色预着色返回图图4-8 汽车安全气囊汽车安全气囊返回图图4-9 汽车旋转装置汽车旋转装置返回图图4-10 与地形保持一致的滚筒与地形保持一致的滚筒返回图图4-11 螺杆输送机螺杆输送机返回图图4-12 进入垂直面的矿车进入垂直面的矿车返回图图4-13 产品计数装置产品计数装置返回图图4-14 控制切削振动控制切削振动返回图图4-15 连续工作连续工作返回图图4-16 切断管路的方法切断管路的方法返回图图4-17 应用应用“变有害为有益变有害为有益”原理原理确定切割线确定切割线返

46、回图图4-18 轧钢机钢板厚度控制轧钢机钢板厚度控制返回图图4-19 自服务挖掘机自服务挖掘机返回图图4-20 脱壳装置脱壳装置返回图图4-21 应用柔性壳体或薄膜原理防应用柔性壳体或薄膜原理防止货物移动止货物移动返回图图4-22 新型熨斗设计新型熨斗设计返回图图4 23 利用利用“抛弃与修复抛弃与修复”原理形原理形成复杂凹槽成复杂凹槽返回图图4 24 利用冻结的方法移走分离层利用冻结的方法移走分离层返回图图4-25 利用状态变换原理实现增压利用状态变换原理实现增压返回图图4 26 利用纯氧消除火星利用纯氧消除火星返回图图4-27 清洁过滤器清洁过滤器返回图图4 28 复合材料制作的防火服复合材料制作的防火服返回图图4-29 小型玻璃过滤器小型玻璃过滤器返回