创新设计方法讲解

创新设计方法机电工程学院机械教研室2020/2/3工程设计按其性质可分为常规性设计与创新性设计。常规性设计以成熟结构为基础，运用常规方法进行产品设计。创新性设计是在设计中采用新的技术手段、技术原理和非常规的方法进行设计，以满足市场需求，提高产品的竞争能力。创新设计方法

创新设计方法

面临着激烈的技术竞争和市场竞争，要求改造老机械、开发新机械，开拓新局面，因而要进行创造性设计。创造技法就是创造学家根据创造思维发展规律总结出的创造发明的一些原理、技巧和方法。我国劳动人民在几千年前就注意从自己的创造活动中总结出许多为世人所瞩目的创造工艺和创造技法(指南车）。1常规性设计与创新性设计

在机械系统设计中，无论是确定技术原理、技术过程或者确定机器系统的功能结构、工作原理、结构布局以至具体零件的尺寸、形状、制造方法等等，都有个求解的问题。所谓求解，就是寻求消除不足之处，达到希望的结果或性能。而创造性设计方法就是提出新方案，探求新解法，它是提高设计质量，开发创新产品的重要基础。爱因斯坦曾说过：“想象力比知识更重要，现实世界只有一个，而想象力却可以创造千百个世界”创新设计方法2创新设计的特征与一般过程1．创新设计的特征

1）独创性创新设计不是单独的重复和模仿，而是在自己、前人或他人已经获得的研究成果基础上的新扩展、新开拓。它所追求的是新奇、新颖、独特和非重复性的结果，有敢于怀疑、突破框框、敢于破陈规、独具卓识的思维。2）综合性善于进行综合思维，把已有的概念、事实、信息通过巧妙的结合，形成新的成果。3）人为目的性任何形式的创新设计，其主体都是具有主观能动性的人，并且是一种有目的的活动。4）社会价值性创新必须体现为一定的价值（这种价值可以是多方面的，包括学术价值、经济价值、审美价值等）。作为工程技术人员，技术发明和工程技术设计创造的价值主要看其经济价值以及是否具有实用性、有效性、可靠性。5）探索性创新通常是在知识、手段、方法等不甚充分的条件下进行的探索活动。6）推理性对于某一种现象或想法，善于由此及彼地进行纵向、横向、逆向推理。7）多向性善于从不同的角度思考问题。通过发散（提出多种设想、答案）、换元（变换诸多因素中的某一个）、转向（转变受阻的思维方向）等途径，以获得新的思路和方案。1）准备期包括发现问题、明确创新目标、初步分析问题、搜集充分的资料等准备工作。2）酝酿期通过思考与试验，对问题做各种试探性解决。寻求满足设计目的要求的技术原理，常需要加以变换、分解、组合，对各种可能设计方案进行构思。如果原有技术原理不能解决问题，还必须通过大量实验、试验与理论分析探索新的原理，或将已有的科学理论开发成技术原理。3）明朗期经过长期的酝酿，或采用不同寻常的观念和办法，使问题一下子豁然开朗得到解决。创新性设计中顿悟的出现，有时是受到偶然因素的启发产生的，有时以灵感的形式出现。4）验证期即对新想法进行检验和证明，并完善创造性成果。

2．创新设计的过程创新设计方法

创新设计方法

定义创新技法是从创造技法中套用过来的。是创造学家根据创造性思维发展规律和大量成功的创造与创新的实例总结出来的一些原理、技巧和方法。作用

它的应用既可直接产生创造、创新成果，同时也可启发人的创新思维。可以提高人们的创造力、创新能力和创造、创新成果的实现率。3创新设计方法创新技法重要性如果把创造创新活动比喻成过河的话，那么方法和技法就是过河的桥或船。方法和技巧可以说比内容和事实更重要。自本世纪初开始发明创造技法研究以来，国内外已有多种方法问世，但是其中最常用的只有10多种，如智力激励法、列举法、设问法、检核表法、联想法、组合法、形态分析法、信息交合论法、等价变换法和物场分析法等。此外，缺点逆用法、废物利用法、反相法、相反相成法、归纳法……等应用也较广泛。对于一个科技工作者，充分发挥创造性思维，掌握和熟练地运用创造技法是很重要的。它不仅能使人们提高工作效率，而且能使工作开拓前进，不断创新。一、移植法六、设问法法二、头脑风暴法七、专利利用法三、戈登法八、逆向异想法四、联想法九、5W2H法五、组合法十、类比法创新设计方法

1移植法

发明者把某一技术领域中的技术手段和方法，移植应用到另一技术领域，从而搞出新发明，这就叫做移植法。移植法常与类比思维相结合。技术手段移植；技术原理移植；技术功能移植

例如，将电吹风技术手段移植成冷暖式空调帽，空调帽主要有外帽和半球斗形的中空能盛水冷冻的内帽组成，外帽内顶端中间部位固定有电扇。外帽与内帽之间（或内帽内）留有通风管道。打开电扇开关，冷风通过通风管吹向人体各个部位。内帽内可置入充电试电热器取暖御寒。运用已有的空调技术移植应用到普通的帽子中，调节人体的温度，突破了传统的给人体取暖和给人体降温的方式，根据此原理还可移植程被褥烘干机。创新设计方法

2头脑风暴法

头脑风暴法是一种从心理上激励群体创新活动的最通用的方法，形容创造性思维自由奔放、打破常规，创新设想如暴风骤雨般地激烈涌现。为了排除由于害怕批评而产生的心理障碍，头脑风暴法采用了延迟评判原则。建议把产生设想与对其评价过程在时间上分开进行，要由不同的人参加这两种过程。创新设计方法

在头脑风暴法会议进程中，可得到多个砸核桃的产品方案。创新设计方法

3戈登法

戈登法是是一种由会议主持人指导进行集体讲座的技术创新技法。头脑风暴法存在以下缺点。第一，头脑风暴法在会议一开始就将目的提出来，这种方式容易使见解流于表面，难免肤浅。第二，头脑风暴法会议的与会者往往坚信唯有自己的设想才是解决问题的上策，这就限制了他的思路，提不出其他的设想。为了克服上述缺点，戈登法规定除了会议主持人之外，不让与会者知道真正的意图和目的。在会议上把具体问题抽象为广义的问题来提出，以引起人们广泛的设想，从而给主持人暗示出解决问题的方案。创新设计方法

新型剪草机剪草机的功能可抽象为“切断”或“分离”，可选“切断”或“分离”为议题。但是如果定为“切断”，则使人自然想到需要使用刃具，对打开思路不利，于是就选定“分离”为议题。4联想法

联想发明法是依据人的心理联想而发明的一种创造方法。那么，联想是什么呢？心理学认为，联想就是由一事物想到另一事物的心理现象。这种心理现象不仅在人的心理活动中占据重要地位，而且在回忆、推理、创造的过程中也起着十分重要的作用。许多新的创造都来自于人们的联想。创新设计方法

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例如注射青霉素前先要进行过敏试验，目前常用的是皮下试验，这样除了病人有痛感和试验时间长外，还会出现假阳性、假阴性，造成误诊。经研究发现，在青霉素的结构中有带负电荷的酸根。这时就想到用电导原理，将青霉素透入皮肤内。提高了试验的敏感度，只要5分钟就可得到试验结果。它借助一只由微电脑调控的自动注射器,采用“点对点”超微渗透技术，定位、定层、定量的把高能量原生液，直接输送到所需的皮肤组织。5组合法

组合创新是很重要的创新方法，把人们认为不能组合在一起的东西组合到一起也是创新。发明有两条路，第一条是全新的发现，第二条是把已知其原理的事实进行组合。组合是任意的，各种各样的事物要素都可以进行组合。例如，不同的功能或目的可以进行组合；不同的组织或系统可以进行组合；不同的机构或结构可以进行组合；不同的物品可以进行组合；不同的材料可以进行组合；不同的技术或原理可以进行组合。不同的方法或步骤可以进行组合；不同的颜色、形状、声音或味道可以进行组合；不同的状态可以进行组合；不同领域不同性能的东西也可以进行组合；两种事物可以进行组合。多种事物也可以进行组合。可以是简单的联合、结合或混合，也可以是综合或化合等。创新设计方法

多功能水果刀创新设计方法创新设计方法

设问法的特点1．以提问的方式寻找发明的途径设问法的首要特点是抓住事物带普遍意义的方面进行提问，所以它的应用范围很广，不仅可用于技术上的产品开发，还可用于改善管理等范畴。2．从不同的角度、多个方面来进行设问检查，思维变换灵活，利于突破框框6设问法设问法的适用范围适用于各种类型与场合的创造活动，它能够帮助人们突破思维与心理上的障碍，从多方面多角度引导创新思路，从而产生大量的创造性设想。设问法被誉之为“创造技法之母”。发明、创造、创新的关键是能够发现问题，提出问题。设问法就是对任何事物都多问几个为什么。根据产品使用实际情况，是否可能对现有产品进行改型？这个问题的提出有助于使设计产生意想不到的发明创造。例如，将蜡烛的形状变为球形，放在玻璃杯中使用非常漂亮；将滚柱轴承的滚柱改变为圆球形，发明了滚珠轴承；将平面形镜子改变成各种各样的曲面形，便创造了令人开心的哈哈镜等。创新设计方法能否将现有的产品结构更换一下型号或更换一下顺序？重新安排、更换位置通常会带来许多创造性设想。例如，飞机诞生的初期，螺旋桨在头部，后来装到了顶部，便成了直升飞机原始的汽车喇叭按钮装在方向盘的轴上，每次按喇叭总要把手向上移到轴心上，既不方便，又容易失手肇事，后来有人把喇叭按钮改装在方向盘的下半圆周上，只要手指轻按一下这个半圆的任何一处，喇叭就响起来，这种更换了一下位置的新式喇叭深受汽车业的欢迎。8逆向异想法

发明者运用逆向思维来构思发明项目，从而发明设计出新产品或发明出新方法，这就叫做逆向异想法。英国的法拉第是一位逆向思维科学家。1820年臭斯特发现了金属导线通电后，在其周围产生磁场，能使附近的磁针运转。这一消息引起法拉第注意，他想，既然“电能生磁”，为什么不能“把磁变成电”呢？法拉第通过试验，终于发现了在磁场中运动的金属导线中能够产生电流，于1931年他运用逆向异想法发明出直流发电机。他在这个时期还发明了玩具电动机。美国的爱迪生运用逆向异想法发明留声机。1877年，他在试验改进电话时，意外地发现传话器里的膜板随着说话声音会引起相应的震动。话声低，颤动慢；话声高，颤动快。他想：既然说话的声音能使短针颤动；那么。反过来，这种颤动能否使它发出原先的说话的声音呢？根据这一设想，终于制造出了世界上第一架会说话的机器一留声机创新设计方法美国陆军部提出5W2H法即：通过连续提六个问题，构成设想方案的制约条件，设法满足这些条件，便可获得创新方案.

9.5W2H①Why为什么需要创新？②What创新的对象是什么？③Where从什么地方着手？④Who谁来承担创新任务？⑤When什么时候完成？⑥How怎样实施？⑦HowMuch何去达到怎样的水平？⑧Which几何创新设计方法案例—某商店改变生意清淡的方法序号提问项目提问内容情况原因改进措施1为什么此处设这个店行不行有需求应保留2作什么批发零售？百货专营？维修服务搞不搞？本处适合零售零售为主增加服务项目3何地店设何处？离车站近离居民区也近为旅客服务增加旅客上车前后所需商品序号提问项目提问内容情况原因改进措施4何时何时购物？旅客寄存行李后无处寄存办理托运特别是晚上5何人谁是顾客？旅客？居民？未把旅客当作主要顾客增加为旅客服务项目6怎样怎样招徕更多旅客？此店不醒目增设路标购物指示牌7多少改进需多少投入？能得多少效益本店有投资能力装修扩大需1·5万预计增长20%创新设计方法10