机械创新设计 课件 模块一 项目三 创新方法

项目三

创新方法《机械创新设计》任务一联想法模块一基础知识任务一联想法联想的方法一般包括相似联想、接近联想、对比联想和强制联想。（一）相似联想相似联想创新法是从某一思维对象想到与其具有某些相似特征（形态、功能、时间或空间上）的另一思维对象的思维方式。相似联想的步骤可以参照如下过程：①任意选择一种实物，如一幅图、一种植物或动物，所选择的项目与要解决的问题相差越远，激发出创新观念或独特见解的可能性也就越大。②详细列出所选择的项目属性。③联想问题与任意选择的项目属性之间的相似之处，用新观念、新见解去打开禁锢头脑的枷锁，使思想自由、奔放。任务一联想法（二）接近联想接近联想从某一思维对象想到与之相接近的思维对象上去的联想思维。这种接近关系可以是时间和空间上的，也可以是功能和用途上的，还可以是机构和形态上的。例如：最后一个被发现的金属元素——铼。20世纪30年代，随着电气工业的迅速发展，需要一种比钨更理想的金属来做灯丝材料；俄国化学家门捷列夫1896年宣布元素周期律，预言空缺位置有新元素未发现，并预言它们的基本性质，其中在钨旁边有一个空格(75号未知元素)；1925年德国化学家诺达克和塔克，花了3年多时间，最终在铂矿中发现这个元素——铼。任务一联想法（三）对比联想对比联想是指事物之间在形状、结构、性质、作用等某个方面存在着的互不相同或彼此相反的情况进行联想，从而引发出某种新的设想来。例如：寻找可以燃烧的冰。水能灭火，冰是水的低温结晶，也是与火不相容的物质；自然界可能存在可以燃烧的冰吗？你相信吗？科学家发现，“可燃冰”是一种天然气水合物的新型矿物，是在低温、高压条件下，由碳氢化合物气体与水分子组成的一种类冰结晶化合物的固体物质，其透明无色、外形似冰、可以燃烧。任务一联想法（四）强制联想强制联想是指将完全无关或关系相当偏远的多个事物或想法牵强附会的联系起来，进行非逻辑型的联想，以次达到创造目的的创新技法。例如：特异功能与隔墙摄像机！隔墙摄像机项目二创新思维《机械创新设计》任务二类比法模块一基础知识类比法按照比较对象的不同，可分为拟人类比、直接类比、间接类比、象征性类比、因果类比五大类。（一）拟人类比拟人类比也称亲身类比。是指创新者把自身与问题的要素等同起来，设身处地地想象。例如：会说话的垃圾桶德国人发明一种新型垃圾桶，当游客把垃圾扔进垃圾桶时，它会说“谢谢！”，因此引起游客的兴趣，不自觉地起到增强保护环境卫生的作用。任务二类比法（二）直接类比直接类比是指发明者通过搜集类似事物显示出来的知识和技巧，从中得到暗示或启发，提出解决问题的方法，其实质是通过抓住周围事物的机理来探索技术的可能性。直接类比法的典型方式是功能模拟和仿生。例如：人们通过观察龟的浮游和爬行，分析其生理机能，从而构思出水陆两用汽车。利用石头刃→石刀、石斧；鱼骨→针；茅草叶的齿→锯；鸟飞→飞机；照相照出照片→电影；鱼游→潜水艇；蛋→薄壳仿蛋屋顶。任务二类比法（三）间接类比间接类比就是用非同一类产品类比，产生创造。在现实生活中，有些创造缺乏可以比较的同类对象，这就可以运用间接类比法。例如：空气中存在的负离子可以使人延年益寿、消除疲劳，还可辅助治疗哮喘、支气管炎、高血压、心血管病等，但负离子只有在高山、森林、海滩、湖畔较多。后来通过间接类比法，创造了水冲击法产生负离子，后吸取冲击原理，又成功创造了电子冲击法，这就是现在市场上销售的空气负离子发生器。任务二类比法（四）象征性类比象征性类比是指为解决某一问题从象征对比中得到启发，联想出一种景象，进而提出实现的方案。它通常是通过一些神话、传说中的神奇行为，联想到这种行为在当代实现的可能性，并探索从技术上实现的原理。例如：有些童话传说某人念咒可打开藏有许多珠宝的石洞。人们由此联想到由于声音产生的声波、声电信号对石洞门所产生的作用。并在这种联想基础上着手研制出声电转换装置，再加上某些电气原理和电子计算机的运用，终于研制出先进的磁性钥匙。任务二类比法项目二创新思维《机械创新设计》任务三移植法模块一基础知识移植的途径有原理移植、方法移植、功能移植等。（一）原理移植原理移植是指将某种事物的工作原理转移到别的事物上。例如：法国的雷奈克看到孩子们在游戏中用耳朵贴在木头上能够听到另一端传来的声音，他将木头传声的原理应用到听诊器上，专门制成了一根空心的木管用来听诊，因此发明了听诊器。例如：音乐家布希曼看到有人用两张纸片一上一下地贴在木梳上，把木梳放在唇边能够吹出声音，他将这一原理移植到乐器上，综合中国古筝和罗马笛的发声原理，发明了口琴。任务三移植法（二）方法移植方法移植是指将用于某一事物或产品上的方法移植到新产品中。例如：有一次，在加拿大卡加里市的一所大学里，学校图书馆的自来水设备出了故障，致使许多珍贵的图书浸在水里。怎么办？如果采用一般的烘干办法，势必会损坏图书。其中有一个参加过罐头生产的管理员提出：在生产罐头时，为排除水果中多余的水分，采用冷冻和真空干燥的方法。这种方法不但可以除去水果里面的水分，而且也不会改变其原味，按照这种方法，他们先将湿书放进冰箱中冷冻，然后放入真空干燥箱中，经过五天的处理，这批书终于完好无损地得以保存。这个方法，就是把罐头中处理水果的加工技术移植过来，用来解决湿书干燥问题。任务三移植法（三）结构移植结构移植指从某一事物或产品的外形出发，将其移植到另一产品上。同一种结构通过移植可以创造出许多不同的产品来。例如：拉链已经发明了几百年，但一直只用于缝制衣服。能不能把拉链用在其他地方呢？近年来，有人把拉链的结构用到自行车的轮胎修补上。传统的修补方法很麻烦，需要先把外胎取下，再把内胎取出修补，按照拉链结构，有人在外胎装上拉链，修补时，只要把拉链拉开就可以取出内胎，使修补变得很方便。在医疗上，采用特种材料的拉链为病人缝合伤口，不仅减轻了病人的痛苦，而且也加快了伤口的愈合，对需要多次手术的病人特别适合。任务三移植法（四）特性移植特性移植指将某一事物或产品的特性移植到创新产品上。例如：有一种叫山牛蒡的植物，它的果实带着毛刺，山牛蒡既可以牢靠地附在其他物体上生长，在外力作用时它还可以与载体脱离。一位工程师受到启发，将其特性转移到衣服和鞋帽上，研制出可以自由分离和黏合的尼龙搭扣。上海某网球厂的设计人员将尼龙搭扣的特性移植到健身器材上，创造性地设计和开发了一种娱乐性的球：将两块布满圆钩形尼龙丝的靶板和绒面皮球组合，投掷时能够随意脱离和粘贴，它既可以作为正式网球比赛的规范用球，也可以作为健身运动和娱乐活动的用球。这种产品的发明使该厂迅速扭亏为盈。任务三移植法（五）材料移植材料移植指将某一产品的材料应用于新产品中，使新产品在质量上发生变化。例如：钢笔笔尖，如果用金作材料，质量好，但是价格高。有人发现用于家用厨具的聚四氟乙烯的性能优异、强度好、不沾墨水、字迹流畅，于是将这种材料用于制作钢笔，使钢笔性能大大提高，而且价格便宜。运用材料移植创新产品可以从材料轻便性和耐用性及产品的外观和价格等方面进行考虑和创新。任务三移植法项目二创新思维《机械创新设计》任务四组合法模块一基础知识（一）功能组合有些商品的功能已被用户普遍接受，通过组合可以为其增加一些新的附加功能，适应更多用户的需求。例如：人们使用铅笔时难免写错字，一旦写了错字就需要使用橡皮进行修改。为了适应人们的这种需要，有人设计出了带有橡皮的铅笔。它的主要功能仍是书写，由于添加了橡皮使它除书写之外还具有了一种附加功能。任务四组合法带橡皮的铅笔（二）材料组合有些应用场合要求材料具有多种特征，而实际上很难找到一种同时具备这些特征的材料，通过某些特殊工艺将多种不同材料加以适当组合，可以制造出满足特殊需要的材料。例如：（1）V带传动要求带材料具有抗拉、耐磨、易弯、价廉的特征，使用单一材料很难同时满足这些要求，通过将化学纤维、橡胶和帆布的适当组合，人们设计出现在被普遍采用的V带材料。（2）建筑施工中需要一种抗拉、抗压、抗弯、易施工且价格便宜的材料，钢筋、水泥和砂石的组合很好地满足了这种要求。任务四组合法（三）同类组合将同一种功能或结构在一种产品上重复组合，满足人们更高的要求，这也是一种常用的创新方法。例如：机械传动中使用的万向联轴器可以在两个不平行的轴之间传递运动和动力，但是万向联轴器的瞬时传动比不恒定，会产生附加动载荷，将两个同样的单万向联轴器按一定方式联接，组成双万向联轴器），既可实现在两个不平行轴之间的传动，又可实现瞬时传动比恒定。任务四组合法万向联轴器（四）异类组合有些不同的商品具有某些相同的成分，将这些不同的商品加以组合，使其共用这些相同成分，可以使总体结构更简单，价格更便宜，使用也更方便。例如：（1）收音机和录音机的有些电路及大的元器件是相同的，将这两者组合，生产出的收录机的体积远低于二者的体积之和，价格也便宜许多，方便了人们的生活。（2）数字式电子表和电子计算器的晶体振荡器、显示器和键盘都可以共用，所以现在生产的很多计算器都具有电子表的功能，很多数字式电子表也具有计算器的功能。任务四组合法（五）技术组合技术组合法是将现有的不同技术、工艺、设备等加以组合，形成解决新问题的新技术手段的发明方法。1、聚焦组合例如：太阳能发电站前些年西班牙要修建新的太阳能发电站，需要解决的最重要的技术问题是如何提高太阳能的利用效率。针对这一要求，他们广泛寻求与之有关的所有技术手段，经过对温室技术、风力发电技术、排烟技术、建筑技术等的认真分析，最后形成一种富于创造性的新的综合技术——太阳能气流发电技术。任务四组合法2、辐射组合是指从某种新技术、新工艺、新的自然效应出发，广泛地寻求各种可能的应用领域，将新的技术手段与这些领域内的现有技术相组合，可以形成很多新的应用技术。任务四组合法辐射组合项目二创新思维《机械创新设计》任务五仿生法模块一基础知识仿生法是借助生物的启示，通过研究生物的某些特点来得到独特、奇妙的构思，以新形态、新结构、新功能满足人们的新需要。（一）原理仿生原理仿生是指模仿生物的生理原理而创造新事物的方法。例如：驱蚊仪研制一种能产生与雄蚊飞翔时翼声的频率相似的装置，就可以驱蚊。加拿大率先在蒙特利尔市建立了一座“驱蚊电台”，发射特殊的电波，经收音机接受播放，变为一种驱蚊信号——驱蚊仪任务五仿生法（二）结构仿生结构仿生是模仿生物结构取得创新成果的方法。例如：蜂房的特殊结构18世纪初，蜂房以独特、精确的结构形状引起了人们的注意。每间蜂房的体积几乎都是0.25cm3，壁厚都精确保持在0.071～0.075mm。如图1-3-10所示，蜂房正面均为正六边形，背面的尖顶处由3个完全相同的菱形拼接而成。经数学计算证明，蜂房的这一特殊结构具有同样容积下最省料，且强度相对较高的特点。比如，用几张一定厚度的纸按蜂窝结构做成拱形板，竟能承受一个成人的体重。据此，人们发明了各种质量轻、强度高、隔音和隔热性能良好的蜂窝结构材料，广泛用于飞机、火箭及建筑上。任务五仿生法（三）形体仿生形体仿生是模仿生物外部形状的创造方法。例如：蝗虫行走甲：对爬越45º以上陡坡，坦克也只能望而兴叹？乙：仿蝗虫行走方式，研制出六腿行走式机器（如图示），代替履带，从而可以轻松行进崎岖山路之中。任务五仿生法六腿行走式机器（四）信息仿生信息仿生是指通过研究、模拟生物的感觉（包括视觉、嗅觉、听觉、触觉等）、语言、智能等信息机器及其存储、提取、传输等方面的机理，构思和研制新的信息系统的仿生方法。例如：“电子蛙眼”青蛙在稻田里，尽管它眼前的禾秆上停着一只飞娥，它却“熟视无睹”，可是，飞蛾刚一展翅起飞，青蛙就以迅雷不及掩耳之势发动攻击。仿生学家研究了蛙眼的原理和结构，发明了电子蛙眼。如在现代战场上，经电子蛙眼和雷达相配合，可以向蛙眼一样，敏锐迅速的跟踪飞行中的真目标，及时区别真假，克敌制胜。任务五仿生法项目二创新思维《机械创新设计》任务六其他创新技法模块一基础知识（一）头脑风暴法头脑风暴法(brainstorming,BS)，又称为智力激励法或自由思考法(畅谈法、畅谈会、集思法)。头脑风暴法是由美国“创新技法和创新过程之父”亚历克斯.奥斯本于1939年首次提出、1953年正式发表的一种激发性思维方法。头脑风暴法是一种最为实用的集体创造性解决问题的方法。它是指一群人运用脑力，针对某个问题的解决做创造性思考，在短暂的时间内提出大量构想的方法。任务六其他创新技法

（二）逆向构思法在问题求解的过程中，由于某种原因使人们