第6章 发明原理及应用

第6章发明原理与应用创新思维与科技创新目录1发明原理的由来2原理1、2、10、13、15、18、19、28、32、35发明原理的由来6.1第6章发明原理与应用通过对世界各国大量的高级别发明专利进行分析、研究和总结，阿奇舒勒发现一个现象：发明家们用来求解发明问题的基本方法其实是有限的，常用的阿奇舒勒认为约有40种，称作40个发明原理。一般情况下，发明原理最常应用于解决存在技术矛盾的工程问题。540个创新(发明)原理01、分割原理02、抽取原理03、局部质量改善原理04、增加不对称性原理05、组合原理06、一物多用原理07、嵌套原理08、重量补偿原理09、预先反作用原理10、预先作用原理11、预置防范原理12、等势原理13、逆向运作原理14、曲线、曲面化原理15、增强动态性原理16、部分达到或超越原理17、多维化原理18、机械振动原理19、周期性运动原理20、有效持续运作原理21、快速运作原理（减少有害作用的时间）22、变害为利原理23、反馈原理24、借助中介物原理25、自服务原理26、复制原理27、廉价物品替代原理28、机械系统替代原理29、气压或液压结构替代原理30、柔性壳体或薄膜结构替代原理31、多孔化原理32、色彩化原理33、同质化原理34、自生自弃原理35、改变物理/化学参数原理36、相变原理37、热膨胀原理38、加速氧化原理39、惰性（或真空）环境原理40、复合材料原理6.1发明原理的由来6.1发明原理的由来6.1发明原理的由来

原理1：分割6.26.2原理1：分割分割原理是指这样一种过程：以虚拟或真实的方式将一个系统分成多个部分，以便分解（分开、分隔、抽取）或合并（结合、集成、联合）一种有益的或有害的系统属性。在多数情况下，会对分隔后得到的多个部分进行重组（或集成），以便实现某些新的功能，并（或）消除有害作用。随着分割程度的提高，技术系统逐步向微观级别发展。6.2原理1：分割指导原则：（1）将一个对象分成多个相互独立的部分。例如：将轮船的内部空间分成多个彼此独立的船舱。在学生宿舍楼中，将同一层分成多个功能相同的小房间。内燃机的多个汽缸（图6-1）。将学生分成不同的年级，不同的班级。6.2原理1：分割图6-1内燃机的汽缸6.2原理1：分割（2）将对象分成容易组装（或组合）和拆卸的部分。例如：组合家具。暖气上的多个暖气片。将一根根铁轨连接起来，形成铁路。建筑上常用的预制件和活动房屋。在公司的组织结构上，可以使用模块化的方法来实现公司管理的柔性化。（3）增加对象的分割程度。例如：窗帘的演变：一整块布做的窗帘→左右两块布做的窗帘→百叶窗（图6-2）。6.2原理1：分割图6-2百叶窗6.2原理1：分割典型案例：（1）可调节百叶窗。这是一个“提高系统的可分性，以实现系统的改造”的实例。人们用可调节百叶窗代替幕布窗帘，只要改变百叶窗叶片的角度，就可以调节外界射入的光线。（2）军用飞机油箱。当军用飞机的油箱破损时，极易引起燃料大量外泄，继而引发爆炸的事故。为此，人们将油箱分隔成很多小隔间，以防止这类事故的发生。但这种办法在理论上可行，而实际操作上并不方便。利用分割原理，人们找到了解决问题的办法，即在军用飞机油箱中，装设一种蜂窝状材料。这种看来有点粗糙的材料，实际是一种多孔的海绵体，它们将油箱分成无数个小“隔间”。从而比较理想地解决了这个难题。6.2原理1：分割运用技巧：如果系统因重量或体积过大而不易操纵，则将其分割成若干轻便的子系统，使每一部分均易于操纵。在管理学和心理学上，也可以对组织和观念进行分割及组合。6.2原理1：分割课堂讨论：以下是一些利用分割原理来解决工程问题的实例，请说一说其中蕴含的道理。（1）把一辆大型载重卡车分成车头和拖车两个独立的部分；（2）大型项目的总体设计与各分项设计；（3）将一个磁盘分成多个逻辑分区；（4）将书籍划分为多个章节，以改善书籍的陈述方式，以及书籍被读者理解和接受的方式。原理2：抽取6.36.3原理2：抽取抽取原理就是从整体中分离出有用的（或有害的）部分（或属性）。抽取可以以虚拟方式或实体方式来进行。6.3原理2：抽取指导原则：（1）从对象中抽取出产生负面影响的部分或属性。例如：最初的空调是一体机，工作时，压缩机会产生噪声。随着技术的发展，空调被分为室内机和室外机两部分。将压缩机放在室外机中，减少噪声对人的影响。从口腔（整个系统）中拔掉（抽取）一颗坏的牙齿（有害部分），以改善整个口腔的健康状况。利用避雷针，把雷雨云中的电荷引入大地，从而避免建筑物遭受雷击（从物体中抽出可产生负面影响的部分或属性）。6.3原理2：抽取图6-3战斗机悬挂的副油箱在巡航时，战斗机的两个副油箱（图6-3）挂在飞机下方，飞行中会优先使用副油箱中的燃油；在进入战斗前，抛弃副油箱，以减轻飞机的重量，增加飞机的机动性能。6.3原理2：抽取（2）从对象中抽出有用的（主要的、重要的、必要的）部分或属性。例如：用狗叫声作为报警器的报警声，而不用养一条真正的狗（将狗叫声从“狗”中抽取出来，作为有用的部分来单独使用）。将稻草人作为“人”的代表放在稻田中（将人的外形从整个“人”中抽取出来）。化学试验中的蒸馏、萃取和置换都是从混合物中抽取出有用物质的过程。6.3原理2：抽取典型案例：海军声呐。军舰在航行过程中，军舰上的各种设备会产生大量的电磁波，这些电磁波严重干扰了水下声呐的正常工作。利用抽取原理可以解决这个问题。这只须用遥控装置拖曳声呐，让声呐与军舰保持一定距离，干扰电磁波便自然远离声呐，而不会起负面作用了。6.3原理2：抽取运用技巧：把系统中的功能或部件分成有用、有害部分，视情况抽取出来。切记：抽取的目的是为系统增加价值。抽取可同样应用于非实物或虚拟情况。6.3原理2：抽取课堂讨论：以下都是利用抽取原理解决工程问题的实例，请说一说其中蕴含的道理。（1）安装超声波驱鸟器，使飞鸟远离机场；（2）高速公路上的隔音屏障；（3）化工生产中的萃取工艺；（4）猎头为用人单位遴选优秀人才。原理10：预先作用6.46.4原理10：预先作用预先作用原理是指：在真正需要某种作用之前，预先执行该作用的全部或一部分。6.4原理10：预先作用指导原则：（1）预先对某对象进行所需的改变，这种改变可以是整体的，也可以是部分的。例如：方便面。建筑业中大量使用的预制件。纸上预先印刷好的表格。背面涂有不干胶的邮票。计算机软件中，根据用户当前状态而弹出的软件菜单列表。在大型机械设备的总装过程中，大量使用的预先装配好的组件。例如，在汽车的总装线上，只需安装一个已经装配好的发动机，而不需要在总装线上临时用零件组装出一个发动机。6.4原理10：预先作用（2）将有用的物体预置，以便使其在必要时能立即在最方便的位置发挥作用。例如：制造业中的流水线。商场内预先安置的灭火器。战争片中，进行阵地战的时候，战士们会预先将手榴弹的后盖打开（指导原则1），放在触手可及的地方（指导原则2）。6.4原理10：预先作用图6-4邮票上打孔应用案例：（1）预先被打孔的邮票（图6-4）。如今，已经很少有人知道最早的邮票是以没有打孔的一整版的形式销售的，因此。早期的邮票用户不得不将邮票一张一张剪下来，然后用胶水粘到信封上。6.4原理10：预先作用（2）新生产出来的棉布被水洗以后，通常会“缩水”。如果用没有经过“缩水”的棉布做成衣服的话，用水洗过一次以后，就会变小，影响正常使用。因此，当棉布被纺织出来后，通常要进行预先缩水处理。这样一来，制造出来的衣物被水洗以后，就不会再缩水了。6.4原理10：预先作用运用技巧：在某一事件或过程之前采取行动，目的在于增强安全性、简化事情的完成过程、维持正确作用、减轻疼痛、增强智力、产生某种优点及使用过程简单化等。6.4原理10：预先作用课堂讨论：以下都是利用预先作用原理解决工程难题的实例，请说一说其中蕴含的道理。（1）手术前，将手术器具按需要时的使用顺序排列整齐；（2）已充值的公交车IC卡；（3）半成品食物；（4）在进行重大投资之前的商业交易中，实施预先的调研。原理13：反向作用6.56.5原理13：反向作用反向作用原理是指：通过在空间上将对象翻转过来（上下翻转、左右翻转、前后翻转、内外翻转），在时间上将顺序颠倒过来（颠倒先后顺序），在逻辑关系上将原因与结果反过来，从而利用不同（或相反）的方法来实现相同的目的。6.5原理13：反向作用指导原则：（1）用与原来相反的作用实现相同的目的。例如：用平车运送货物时，既可以推，也可以拉，来实现相同的结果。老师在教育过程中，既可以使用惩罚，也可以利用鼓励手段，来达到相同的教育目的。利用黑笔和白板的组合代替传统的黑板和白粉笔的组合。（2）让物体或环境中可动的部分不动，不动部分可动。例如：在机加工过程中，既可以让工件旋转刀具保持静止，也可以让刀具旋转而工件保持静止。除了通过上路驾驶来测试汽车的空气动力特性之外，也可使其进入一个风洞来模拟。这种方法可以用于任何需要气动或水动测试的系统。6.5原理13：反向作用（3）将对象（物体、系统或过程）“颠倒”（上下颠倒、内外颠倒、前后颠倒、顺序颠倒等）过来。例如将物体从上面向下插入更快，特别是螺栓。6.5原理13：反向作用应用案例：（1）在向房顶上运送建筑材料时，人既可以站在房顶上用绳子往上拽，也可以通过在房顶上部安装一个滑轮，用绳子往下拉。无论采用哪种方式，都可以将建筑材料运送到房顶上。6.5原理13：反向作用图6-5跑步机（2）跑步机（图6-5），原本是人移动而地面不动，现在变为人不动而“地面”移动。6.5原理13：反向作用运用技巧：尝试让系统以某种方式“反转”或颠倒，看系统是否能由此获得新功能、新特征、新作用及新对象。6.5原理13：反向作用课堂讨论：以下都是利用反作用原理解决工程问题的实例，请说一说其中蕴含的道理。（1）乘客随滚动电梯上下楼；（2）为了将两个套紧的物体分离，可以将内层物体冷冻（传统的方法是将外层物体升温）；（3）倒立放置剩余不多的洗发水瓶。原理15：动态特性6.66.6原理15：动态特性动态特性原理是指：使构成整体的各个组成部分处于动态，即各个部分是可调整的、活动的或可互换的，以便使其在工作过程中的每个动作或阶段都处于最佳状态。6.6原理15：动态特性指导原则：（1）调整对象或对象所处的环境，使对象在各动作、各阶段的性能达到最佳状态。例如：汽车上可调的方向盘、座椅、后靠背或后视镜。折叠椅和笔记本电脑都是通过分割物体的几何结构，引入铰链链接，使其各部分可以改变相对位置。形状记忆合金。“记忆合金”，即拥有“记忆”效应的合金，在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。6.6原理15：动态特性（2）将对象分割为多个部分，使其各部分可以改变相对位置。例如：装卸货物的铲车（装载机），通过铰链链接铲斗，可以自由开闭（图6-6）。可分离键盘。6.6原理15：动态特性图6-6装载机（铲车）6.6原理15：动态特性（3）使不动的对象可动或可自动适应。例如：电子广告牌可以顺序显示多幅平面广告。管道疏通机的柔性软管。在计算机软件中，根据用户当前的状态的不同，鼠标右键菜单的内容也不同。充气床或水床可以根据人的不同卧姿自动调整其形状。6.6原理15：动态特性典型案例：飞机机翼上的可动襟翼能够按照需要调整其姿态，使机翼可适应降落、起飞和飞行时的不同工况要求（图6-7）。6.6原理15：动态特性图6-7飞机机翼上的可动襟翼6.6原理15：动态特性运用技巧：尝试让系统中的某些几何结构成为柔性的、可自适应的；往复运动的部分成为旋转的；让相同的部分执行多种功能；使特征成为柔性的；使系统可兼容于不同的应用或环境。6.6原理15：动态特性课堂讨论：以下都是利用动态特性原理解决工程问题的实例，请说一说其中蕴含的道理。（1）GPS自动导航系统；（2）小轿车里的可调节座椅；（3）采用蛇皮管灯杆的台灯；（4）为一家从事工程技术的小型企业增设一个市场部，以使公司管理更具动态性。

原理18：机械振动6.76.7原理18：机械振动机械振动原理是指：（1）通过振动（振荡）或摇动（震动）对象而使对象产生机械振动，增加振动的频率或利用共振频率。（2）利用振动（颤动、摇动、摆动）或振荡（振动、振荡、摆动），在某个区间内产生一种规则的、周期性的变化。6.7原理18：机械振动指导原则：（1）使对象发生机械振动。例如：利用振动刀片的电动切肉刀。在浇注混凝土的时候，利用振动式励磁机（激励器）消除混凝土中的孔隙。在筛选（筛分）的时候，利用振动可以提高效率。振动可以使生锈的、腐蚀的或拧得过紧的零件松动。利用振动，乐器可以发出悦耳的声音。6.7原理18：机械振动（2）如果对象已经处于振动状态，则提高振动的频率（直至超声振动）。例如：利用振动来洒粉末。利用超声波在液体中产生的空穴现象来清洗物体。犬笛可以发出超出人耳听力范围的声波，但狗可以听到这种声波。利用超声波进行无损检测。（3）利用共振频率。例如：音叉。利用一个小小的振动装置可以摧毁一栋摩天大楼。在清洗瓶子的时候，利用与瓶子的自振频率相同的脉冲可以很容易地将瓶子清洗干净。6.7原理18：机械振动（4）用压电振动代替机械振动。例如：石英表利用石英振动机芯代替了机械表的机械振动机芯。利用压电振动器可以改善喷雾嘴对流体的雾化效果。（5）将超声波振动与电磁场合并使用。例如：在高频炉中对液态金属进行电磁搅拌，使其混合均匀。利用感应电炉制作合金。将超声波与加热组合用来进行烘干。6.7原理18：机械振动应用案例：（1）振动式电动剃须刀。图6-8电动剃须刀6.7原理18：机械振动应用案例：（2）冲击式钻机（风钻）。图6-9工程风钻6.7原理18：机械振动运用技巧：切勿假定一个稳定系统是最佳的。尝试采用不稳的、变化的但同时是可控的系统。例如，当电流由直流转变为交流时，可以产生多种新特征，如电磁波、毛磁感应等。6.7原理18：机械振动课堂讨论：以下都是利用机械振动原理解决工程问题的实例，请说一说其中蕴含的道理。（1）超声波碎石机，利用共振现象来击碎胆囊结石或肾结石。（2）电子琴；（3）若欲使人快速疲劳，可利用断续照明代替持续照明；（4）商业上利用谈判技术（诱导变化），以使合伙人的真实需求显露出来。通过对方法进行数次改变，他们能更好地了解如何才能在谈判团体之间对所有需要达成一致意见。原理19：周期性作用6.86.8原理19：周期性作用周期性作用原理是指：通过有节奏的行为（操作方式）、振幅和频率的变化以及利用脉冲间隔，来实现周期性作用。6.8原理19：周期性作用指导原则：（1）用周期性作用或脉动代替非周期性作用。例如：在建筑工地上，将打桩机周期性地作用于桩子，可以快速地将桩子打入地下。脉冲式真空吸尘器可以改善清洁的效果。当汽车在结冰的路面上制动时，利用“多次轻踩刹车的方式”可以避免打滑。（2）如果作用已经是周期性的，则改变其作用频率。例如：用调频（FM）代替莫尔斯电码来传递信息。在不同的工作状态下，洗衣机（或洗碗机）会采用不同的水流喷射方式。（3）利用脉动的间隙，来完成其他的有用作用。例如：在心肺呼吸中，每压迫胸部5次，呼吸l次。当过滤器暂停使用时，通过倒流将其冲洗干净。6.8原理19：周期性作用应用案例：（1）警笛的周期性鸣叫和警灯的周期性闪烁，更能引起注意。见图6-10。（2）汽车的雨刮器，工作时由电机带动刮臂和刮片，在汽车挡风玻璃上周期性摆动，刮除雨水和其他脏物。6.8原理19：周期性作用图6-10警车的警笛6.8原理19：周期性作用运用技巧：尝试以多种方式来改变现有系统的功能，如生产间歇、改变频率、利用脉冲间隙等。要评估这种改变是否能带来新的功能，带来新的功能后如何强化这种改变。6.8原理19：周期性作用课堂讨论：以下都是利用周期性作用原理解决工程问题的实

例，请说一说其中蕴含的道理。（1）俗称“蛤蟆夯”的机械夯；（2）乐队中的鼓点。（3）利用振幅和频率都不断变化的警报器代替脉

动式警报器。（4）医用呼吸机，按照人的吸气期和呼气期来周

期性地帮助患者呼吸。图6-11蛤蟆夯原理28：机械系统替代6.96.9原理28：机械系统替代机械系统替代原理是指：利用物理场（光场、电场、磁场等）或其他物理结构、物理作用和状态来代替机械的相互作用、装置、机构及系统。此原理实际上涉及操作原理的改变或替代。6.9原理28：机械系统替代指导原则：（1）用光学、声学、电磁学、味觉、触觉或嗅觉系统来代替机械系统。例如：用语音识别系统代替键盘作为计算机的输入。用声音、指纹或视网膜代替传统的钥匙。（2）使用与对象相互作用的电场、磁场、电磁场。例如：为混合两种粉末，让一种粉末带正电荷，另一种粉末带负电荷，然后利用场来驱动它们，或者机械地将它们混合，使粉末颗粒均匀地混合在一起。利用磁性轴承来代替传统的轴承。6.9原理28：机械系统替代（3）用移动场代替固定场，用动态场代替静态场，用结构化场代替非结构化场，用确定场代替随机场。例如：核磁共振成像扫描器（图6-12）。在通信系统中，利用定点雷达预测代替早期的全方位检测，可以获得更加详细的信息。（4）把场和能够与场发生相互作用的粒子（例如，磁场和铁磁粒子）组合起来使用。例如：用变化的磁场加热含铁磁粒子的物质，当温度达到居里点时，物质变成顺磁，不再吸收热量，从而实现恒温。对光反应变色的玻璃，例如变色镜。6.9原理28：机械系统替代图6-12核磁共振6.9原理28：机械系统替代应用案例：（1）用动物可以听见的“声音围栏”代替实物栅栏圈住牛羊。（2）汽车无线遥控锁替代机械锁。6.9原理28：机械系统替代运用技巧：首先考虑用物理场替代机械场，由可变场替代恒定场，由结构化场替代非结构化场，由生物场来替代机械作用。在非物理系统中，概念、价值或属性都可以是被替代的对象。6.9原理28：机械系统替代课堂讨论：以下都是利用机械系统替代原理解决工程难题的实例，请说一说其中蕴含的道理。（1）在煤气中掺入难闻气体，警告使用者气体泄漏；（2）门铃代替敲门；（3）静电除尘；（4）用电子系统代替机械计算系统（例如物联网）。原理32：颜色改变6.106.10原理32：颜色改变（改变颜色、拟态）颜色改变（改变颜色、拟态）原理是指：通过改变颜色或一些其他的光学特性来改变对象的光学性质，以便提升系统价值或解决检测问题。6.10原理32：颜色改变（改变颜色、拟态）指导原则：（1）改变对象或外部环境的颜色，例如：伪装（迷彩）。在暗室中使用不会对胶片产生影响的光。利用示温材料来检测温度，例如，热致变色的塑料调羹；在食品标签中，使用热敏染料来标志食品所处环境的温度。在战争中，为了让敌人无法隐蔽，常常将阵地周围的草和树木等物体统统烧光。在表面结构上利用干扰带来改变颜色，例如战地伪装（图6-13）。6.10原理32：颜色改变（改变颜色、拟态）图6-13战地伪装6.10原理32：颜色改变（改变颜色、拟态）（2）改变对象或外部环境的透明程度（或改变某一过程的可视性）。例如：烟幕。光敏变色玻璃可以随着光线的强弱改变其透明度。用有机玻璃作外壳的透明家电。（3）采用有颜色的添加物，使不易被观察到的对象或过程被观察到。例如：为了更好地观察病人的肠道情况，在检查前，让病人服用钡餐。利用相反的颜色来增强可视性，例如，用绿色包装物来包肉类，可以使瘦肉显得更红。6.10原理32：颜色改变（改变颜色、拟态）应用案例：（1）如果已经使用了有颜色的添加物，则考虑利用荧光（发光）物质。（2）在纸币中加入荧光物质，以提高纸币的防伪能力。（3）在无损检测中，利用荧光探伤法可以检测工件的表面缺陷。（4）在高速公路两侧利用荧光物质制作的道路标志牌便于司机在夜间驾驶。（5）为了节约用水，利用经过简单处理的中水来浇灌花草和冲马桶，为了避免人们误饮，在中水中加入染料，使其呈蓝色（厕宝）。6.10原理32：颜色改变（改变颜色、拟态）运用技巧：当目的是区别多种系统的特征（例如促进检测、改善测量或标识位置、状态改变、目视控制、掩盖问题等）时，都可以使用该原理。6.10原理32：颜色改变（改变颜色、拟态）课堂讨论：以下都是利用颜色改变原理解决工程问题的实例，请说一说其中蕴含的道理。（1）在暗室中使用安全灯作警戒色；（2）冬天在冰面上撒深色炉渣，以吸热加速融化；（3）pH试纸；（4）企业改变其名称及标志（比方说改变颜色）来提升自身形象。

原理35：物理或化学参数改变6.116.11原理35：物理或化学参数改变物理或化学参数改变原理是指：改变某个对象或系统的属性，以便提供某种有用的功能。这是所有发明原理中使用频率最高的原理（参见表6-1）。6.11原理35：物理或化学参数改变指导原则：（1）改变对象的物理聚集状态（例如，在气态、液态、固态之间变化）。例如：将二氧化碳制成干冰。干冰的温度非常低，温度为零下78.5℃，因此经常用于保持物体维持冷冻或低温状态。利用果汁和果肉制造果冻。将水冷冻成小冰块，用于降低饮料的温度。（2）改变对象的密度、浓度、黏度。例如：脱水的橘子粉要比橘子汁更加便于运输，同理，奶粉比牛奶更易储存和运输。改变硫酸的浓度，不同浓度的硫酸有不同的性质。6.11原理35：物理或化学参数改变（3）改变对象的柔性。例如：通过硫化过程来提高天然橡胶的强度和耐久性。用可调节的消音器，通过减少油箱壁的运动减少油箱的某些部位产生的噪声。为自行车轮子加上充气轮胎，可以降低其与地面之间相互作用而导致的震动。（4）改变对象的温度。例如：利用冰箱将食物冷冻起来，可以延长其保存的时间。在烹饪过程中，提高食物的温度可以改变食品色、香、味等。将铁磁性物体的温度提高到居里点以上，可以将磁性物体变为顺磁体。用液氮处理某些金属材料，可以诱导其产生超硬度，即使当这些金属材料恢复到正常温度之后，这种超硬度的特性仍然会保持。当温度改变的时候，可以利用形状记忆材料来施加或去除一个力。6.11原理35：物理或化学参数改变应用案例：（1）用液态形式运输氧、氮、天然气，从而取代气体形式的运输，可以减少货物的体积，提高运输效率。见图6-14。（2）制作酒心巧克力的工艺：先将酒心冷冻成一定的形状，然后将其在热巧克力中蘸一下。6.11原理35：物理或化学参数改变图6-14液态运输6.11原理35：物理或化学参数改变运用技巧：可以考虑改变系统或对象的任意属性（对象的物理或化学状态、密度、导电性、机械柔性、温度、几何结构等）来实现系统的新功能。6.11原理35：物理或化学参数改变课堂讨论：以下都是利用物理或化学参数改变原理解决工程问题的实例，请说一说其中蕴含的道理。（1）洗手液。用液态肥皂水代替固体肥皂，可以定量使用，减少浪费，同时在多个人使用时更加卫生；（2）固态的二氧化碳——干冰比气态或液态时更便于使用；（3）压缩饼干。《创新思维与科技创新》机械工业出版社2016.4附加

40个创新原理------用有限的40条原理来解决无限的发明问题2,500,000TRIZ工具39×39矛盾矩阵40个创新原理技术系统/过程分析、问题定义技术系统进化法则发明专利库20万→250万500,000有代表性的实用专利20%4万→50万40个创新原理——创新灵感源泉01、分割02、抽取03、局部质量04、增加不对称性05、组合06、多用性07、嵌套08、重量补偿09、预先反作用10、预先作用11、事先防范12、等势13、逆向思维14、曲面化15、动态特性16、不足或过度作用17、多维化18、机械振动19、周期性动作20、有效作用的持续性21、减少有害作用的时间22、变害为利23、反馈24、借助中介物25、自服务26、复制27、廉价替代品28、机械系统替代29、气体或液压结构30、柔性外壳或薄膜31、多孔材料32、改变颜色33、同质性34、抛弃与再生35、物理或化学参数改变36、相变37、热膨胀38、强氧化39、惰性（或真空）环境40、复合材料原理1：分割A、一个物体分割成几个独立的部分B、使物体成易于组装和拆卸几部分C、提高物体的分割程度椿头分割为砂粒以分散受力

奶粉分装盒临时交通灯的电杆原理1：分割这张椅子将椅座与靠背都分割的很细，使得透气性与弧度的弯曲度可以达到更大。

辊筒磁选机分选垃圾原理2：抽取A、物体中抽出产生负面影响的部分或属性B、只从物体中抽取必要的部分或属性为防止病人过多地接触X光，一个特殊设计的铅屏使X光只射在必需的部位。原理3：局部质量A、将均匀的物体结构或外部环境变成不均匀的B、让物体的各部分执行不同的功能C、使物体的各部分具有不同的功能婴儿勺超声波钻孔机为降低温度，核心部分用导热材料，外围部分用耐磨材料图片取自SpoonSisters汤杓+漏杓的汤匙原理3：局部质量三个金人哪个最有价值？原理4：增加不对称性

A、将对称物体变为不对称

B、将不对称物进一步增加其不对称性原理4：增加不对称性洗衣机离心泵用来在洗涤过程中将水注入并在使用后将水排出。原理5：组合A、空间上同类的或相邻的或辅助的操作物体组合在一起B、将时间上相同的或相近的或辅助的操作物体组合在一起饮料点心杯原理6：多用性使一个物体具有能替代其它物体的多项功能门铃和烟气报警器组合原理7：嵌套A、把一个物体嵌入第二个物体，然后将这两个物体再嵌入第三个物体，依此类推B、一物体穿过另一物体的空腔俄罗斯套娃原理8：重量补偿A、将物体与另一具有升力的物体组合，来补偿物体的重量B、利用外部环境（空气动力或流体动力或其它力）来补偿物体的重量借力（重量补偿）利用浮力（环境补偿）水上喇叭原理9：预先反作用A、事先施加反作用，来消除事后可能出现的不利因素B、在部件上建立预应力，以抵消事后出现的不希望的工作应力在灌注混凝土之前，对钢筋施加拉应力原理10：预先作用A、预先完成部分或全部的动作或机能B、在方便的位置预先安置物体，使其在最适当的时机发挥作用而不浪费时间药片上的沟槽(以利切半)有孔齿的邮票原理抢答原理抢答原理抢答随身钓鱼杆（户外装）原理抢答曹冲称象原理抢答原理抢答原理抢答原理11：事先防范对可靠性较低的物体预设紧急防范措施备用降落伞原理12：等势在势能场中限制位置改变（即在重力场中改善运作状态），以减少物体提升或下降三峡大坝五级船闸汽车维修地槽原理13：逆向思维A、用相反的动作替代要求指定的动作B、让物体可动部分不动，不动部分可动C、将物体上下或内外颠倒（或过程）生产夹心巧克力糖

跑步机

游泳训练装置原理14：曲面化A、将直线、平面变成曲线或曲面，将立方体变成球体结构B、使用柱状、球体、螺旋状等物体C、利用离心力改直线运动为回转运动放置高跟鞋的架子洗衣机（通过高速旋转，产生离心力来去除衣物上的水分）原理15：动态特性A、使物体或其环境自动调节，以使其在每个动作阶段的性能都达到最佳状态B、把物体分成几个部分，各部分之间可相对改变位置C、将不动的物体改变为可动的，或具有柔性礼让雨伞，可用伞柄控制雨伞曲度原理16：不足或过度的作用当所期望的效果难以百分之百实现时，则可以用同样的方法完成“稍少于”或“稍多于”期望的效果，以使问题简化汽车补底漆（过度作用）用化学试剂攻击云块（不足作用）原理17：多维化A、将物体由一维变为二维或由二维变为三维空间的运动B、利用多层结构替代单层结构C、将物体倾斜或侧向放置D、利用物体给定面的背面可以倾斜的垃圾自动卸载车在树下放置反射镜提高对太阳光的利用（增加光合作用）原理18：机械振动A、使物体处于振动状态B、对有振动的物体，提高其振动频率直至超声频率C、利用物体的共振频率D、用压电振动替代机械振动石英晶体机芯通过震荡驱动的高精度表超声波探伤仪原理19：周期性动作A、用周期性动作（或脉动）替代持续动作B、如果动作已经是周期性的，则改变其周期频率C、利用脉动的间歇来完成另一个动作如：ABS刹车警车的警铃（间歇性鸣叫来招人注目）挖煤机钻头充上水并加上脉冲压力，以便更好、更容易地挖煤。冲击钻原理20：有效作用的持续性A、保持连续运转，使机器各部件同时满负荷工作B、消除工作中所有的间歇和中断C、用旋转运动代替往复运动轮状焊头焊料感应加热器容器焊接机的焊头做成轮状，用旋转运动代替往复运动，以使达到持续作业点阵打印机或喷墨打印机（打印机头在回程中也执行打印）原理抢答原理抢答在手术中采用超声波接骨应急楼梯/防火通道原理抢答原理抢答原理21：减少有害作用的时间快速完成危险或有害的作业（将危险或有害的流程在高速下进行）快速切断管子以至使管子来不及产生变形照相用闪光灯原理22：变害为利A、利用有害的因素获得有益的效果B、将物体的有害因素与另一有害因素结合，用以消除物体所存在的有害作用C、加大有害因素的程度，使之不再有害纸制家具废纸潜水中用氮氧混合气体（防止单独使用纯氧会使人昏迷或中毒）原理23：反馈A、引入反馈B、如果反馈已存在，则改变其大小或作用楼道声控开关根据环境的亮度自行控制路灯系统感应式水龙头原理24：借助中介物A、利用中介物体来转移和传递作用B、将物体和另一个容易去除的物体临时组合在一起装配(保护产品)托盘原理25：自服务A、让物体服务于自我，具有自补充、自修复功能B、利用废弃的物质资源或能源获得有效作用冬天汽车使用发动机余热取暖TEFAL热感应设计的加热红心，ThermoSpot当达到最佳烹调温度摄氏190度时，佳温红心上的线条会完全消失，成为实心红点。原理26：复制A、用简易和廉价的复制品替代复杂的、不便于操作的、不容易获得的或易损、易碎、昂贵的物体B、用可以按比例放大或缩小的影像（图像或光学复制品）来替代实物C、如果可见光复制品已被采用，可转向用红外或紫外线光的复制品用卫星相片测绘替代实地考察假人抱枕

原理27：廉价替代品用廉价的物体替代昂贵的物体，在某些性能上稍作些让步一次性注射器一次性可降解饭盒原理28：机械系统替代A、用刺激感官系统（光学、声学、味觉、嗅觉）替代机械系统B、采用电场、磁场和电磁场与物体进行相互作用C、场的替代：用可变场代替恒定场；用随时间变化的场代替定时场；用有组织结构的场代替随机场D、将场和铁磁粒子组合使用用嗅觉来检测齿轮上齿的破损状态手机来电感应器铁磁催化剂，用感应的磁场加热含磁粒子的物质，当温度超过居里点时，物质变成顺磁，不再吸收热量，来达到恒温的目的原理29：气体和液压结构使用气体或液体的膨胀或静压缓冲功能代替物体的固体零部件气垫运动鞋液压钳原理30：柔性外壳或薄膜A用柔性壳体或薄膜结构替代传统结构B使用柔性壳体或薄膜将物体与外部环境隔离蔬菜大棚保鲜膜原理抢答液压千斤顶笛音水壶绿膜镜片原理抢答原理抢答（1）“火中取栗”的成语是说明什么原理？（2）发电厂用炉灰的碱性中和废水的酸性是使用什么原理？减少有害作用的时间原理抢答下图中分别使用了那个创新原理（4）锻造（锻锤高速落下）灭蚊器气垫船一次性