第6章 發(fā)明原理及應(yīng)用

第6章發(fā)明原理與應(yīng)用創(chuàng)新思維與科技創(chuàng)新目錄1發(fā)明原理的由來2原理1、2、10、13、15、18、19、28、32、35發(fā)明原理的由來6.1第6章發(fā)明原理與應(yīng)用通過對世界各國大量的高級別發(fā)明專利進(jìn)行分析、研究和總結(jié)，阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象：發(fā)明家們用來求解發(fā)明問題的基本方法其實(shí)是有限的，常用的阿奇舒勒認(rèn)為約有40種，稱作40個發(fā)明原理。一般情況下，發(fā)明原理最常應(yīng)用于解決存在技術(shù)矛盾的工程問題。540個創(chuàng)新(發(fā)明)原理01、分割原理02、抽取原理03、局部質(zhì)量改善原理04、增加不對稱性原理05、組合原理06、一物多用原理07、嵌套原理08、重量補(bǔ)償原理09、預(yù)先反作用原理10、預(yù)先作用原理11、預(yù)置防范原理12、等勢原理13、逆向運(yùn)作原理14、曲線、曲面化原理15、增強(qiáng)動態(tài)性原理16、部分達(dá)到或超越原理17、多維化原理18、機(jī)械振動原理19、周期性運(yùn)動原理20、有效持續(xù)運(yùn)作原理21、快速運(yùn)作原理（減少有害作用的時間）22、變害為利原理23、反饋原理24、借助中介物原理25、自服務(wù)原理26、復(fù)制原理27、廉價物品替代原理28、機(jī)械系統(tǒng)替代原理29、氣壓或液壓結(jié)構(gòu)替代原理30、柔性殼體或薄膜結(jié)構(gòu)替代原理31、多孔化原理32、色彩化原理33、同質(zhì)化原理34、自生自棄原理35、改變物理/化學(xué)參數(shù)原理36、相變原理37、熱膨脹原理38、加速氧化原理39、惰性（或真空）環(huán)境原理40、復(fù)合材料原理6.1發(fā)明原理的由來6.1發(fā)明原理的由來6.1發(fā)明原理的由來

原理1：分割6.26.2原理1：分割分割原理是指這樣一種過程：以虛擬或真實(shí)的方式將一個系統(tǒng)分成多個部分，以便分解（分開、分隔、抽?。┗蚝喜ⅲńY(jié)合、集成、聯(lián)合）一種有益的或有害的系統(tǒng)屬性。在多數(shù)情況下，會對分隔后得到的多個部分進(jìn)行重組（或集成），以便實(shí)現(xiàn)某些新的功能，并（或）消除有害作用。隨著分割程度的提高，技術(shù)系統(tǒng)逐步向微觀級別發(fā)展。6.2原理1：分割指導(dǎo)原則：（1）將一個對象分成多個相互獨(dú)立的部分。例如：將輪船的內(nèi)部空間分成多個彼此獨(dú)立的船艙。在學(xué)生宿舍樓中，將同一層分成多個功能相同的小房間。內(nèi)燃機(jī)的多個汽缸（圖6-1）。將學(xué)生分成不同的年級，不同的班級。6.2原理1：分割圖6-1內(nèi)燃機(jī)的汽缸6.2原理1：分割（2）將對象分成容易組裝（或組合）和拆卸的部分。例如：組合家具。暖氣上的多個暖氣片。將一根根鐵軌連接起來，形成鐵路。建筑上常用的預(yù)制件和活動房屋。在公司的組織結(jié)構(gòu)上，可以使用模塊化的方法來實(shí)現(xiàn)公司管理的柔性化。（3）增加對象的分割程度。例如：窗簾的演變：一整塊布做的窗簾→左右兩塊布做的窗簾→百葉窗（圖6-2）。6.2原理1：分割圖6-2百葉窗6.2原理1：分割典型案例：（1）可調(diào)節(jié)百葉窗。這是一個“提高系統(tǒng)的可分性，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的改造”的實(shí)例。人們用可調(diào)節(jié)百葉窗代替幕布窗簾，只要改變百葉窗葉片的角度，就可以調(diào)節(jié)外界射入的光線。（2）軍用飛機(jī)油箱。當(dāng)軍用飛機(jī)的油箱破損時，極易引起燃料大量外泄，繼而引發(fā)爆炸的事故。為此，人們將油箱分隔成很多小隔間，以防止這類事故的發(fā)生。但這種辦法在理論上可行，而實(shí)際操作上并不方便。利用分割原理，人們找到了解決問題的辦法，即在軍用飛機(jī)油箱中，裝設(shè)一種蜂窩狀材料。這種看來有點(diǎn)粗糙的材料，實(shí)際是一種多孔的海綿體，它們將油箱分成無數(shù)個小“隔間”。從而比較理想地解決了這個難題。6.2原理1：分割運(yùn)用技巧：如果系統(tǒng)因重量或體積過大而不易操縱，則將其分割成若干輕便的子系統(tǒng)，使每一部分均易于操縱。在管理學(xué)和心理學(xué)上，也可以對組織和觀念進(jìn)行分割及組合。6.2原理1：分割課堂討論：以下是一些利用分割原理來解決工程問題的實(shí)例，請說一說其中蘊(yùn)含的道理。（1）把一輛大型載重卡車分成車頭和拖車兩個獨(dú)立的部分；（2）大型項(xiàng)目的總體設(shè)計與各分項(xiàng)設(shè)計；（3）將一個磁盤分成多個邏輯分區(qū)；（4）將書籍劃分為多個章節(jié)，以改善書籍的陳述方式，以及書籍被讀者理解和接受的方式。原理2：抽取6.36.3原理2：抽取抽取原理就是從整體中分離出有用的（或有害的）部分（或?qū)傩裕?。抽取可以以虛擬方式或?qū)嶓w方式來進(jìn)行。6.3原理2：抽取指導(dǎo)原則：（1）從對象中抽取出產(chǎn)生負(fù)面影響的部分或?qū)傩?。例如：最初的空調(diào)是一體機(jī)，工作時，壓縮機(jī)會產(chǎn)生噪聲。隨著技術(shù)的發(fā)展，空調(diào)被分為室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)兩部分。將壓縮機(jī)放在室外機(jī)中，減少噪聲對人的影響。從口腔（整個系統(tǒng)）中拔掉（抽?。┮活w壞的牙齒（有害部分），以改善整個口腔的健康狀況。利用避雷針，把雷雨云中的電荷引入大地，從而避免建筑物遭受雷擊（從物體中抽出可產(chǎn)生負(fù)面影響的部分或?qū)傩裕?.3原理2：抽取圖6-3戰(zhàn)斗機(jī)懸掛的副油箱在巡航時，戰(zhàn)斗機(jī)的兩個副油箱（圖6-3）掛在飛機(jī)下方，飛行中會優(yōu)先使用副油箱中的燃油；在進(jìn)入戰(zhàn)斗前，拋棄副油箱，以減輕飛機(jī)的重量，增加飛機(jī)的機(jī)動性能。6.3原理2：抽?。?）從對象中抽出有用的（主要的、重要的、必要的）部分或?qū)傩?。例如：用狗叫聲作為報警器的報警聲，而不用養(yǎng)一條真正的狗（將狗叫聲從“狗”中抽取出來，作為有用的部分來單獨(dú)使用）。將稻草人作為“人”的代表放在稻田中（將人的外形從整個“人”中抽取出來）?；瘜W(xué)試驗(yàn)中的蒸餾、萃取和置換都是從混合物中抽取出有用物質(zhì)的過程。6.3原理2：抽取典型案例：海軍聲吶。軍艦在航行過程中，軍艦上的各種設(shè)備會產(chǎn)生大量的電磁波，這些電磁波嚴(yán)重干擾了水下聲吶的正常工作。利用抽取原理可以解決這個問題。這只須用遙控裝置拖曳聲吶，讓聲吶與軍艦保持一定距離，干擾電磁波便自然遠(yuǎn)離聲吶，而不會起負(fù)面作用了。6.3原理2：抽取運(yùn)用技巧：把系統(tǒng)中的功能或部件分成有用、有害部分，視情況抽取出來。切記：抽取的目的是為系統(tǒng)增加價值。抽取可同樣應(yīng)用于非實(shí)物或虛擬情況。6.3原理2：抽取課堂討論：以下都是利用抽取原理解決工程問題的實(shí)例，請說一說其中蘊(yùn)含的道理。（1）安裝超聲波驅(qū)鳥器，使飛鳥遠(yuǎn)離機(jī)場；（2）高速公路上的隔音屏障；（3）化工生產(chǎn)中的萃取工藝；（4）獵頭為用人單位遴選優(yōu)秀人才。原理10：預(yù)先作用6.46.4原理10：預(yù)先作用預(yù)先作用原理是指：在真正需要某種作用之前，預(yù)先執(zhí)行該作用的全部或一部分。6.4原理10：預(yù)先作用指導(dǎo)原則：（1）預(yù)先對某對象進(jìn)行所需的改變，這種改變可以是整體的，也可以是部分的。例如：方便面。建筑業(yè)中大量使用的預(yù)制件。紙上預(yù)先印刷好的表格。背面涂有不干膠的郵票。計算機(jī)軟件中，根據(jù)用戶當(dāng)前狀態(tài)而彈出的軟件菜單列表。在大型機(jī)械設(shè)備的總裝過程中，大量使用的預(yù)先裝配好的組件。例如，在汽車的總裝線上，只需安裝一個已經(jīng)裝配好的發(fā)動機(jī)，而不需要在總裝線上臨時用零件組裝出一個發(fā)動機(jī)。6.4原理10：預(yù)先作用（2）將有用的物體預(yù)置，以便使其在必要時能立即在最方便的位置發(fā)揮作用。例如：制造業(yè)中的流水線。商場內(nèi)預(yù)先安置的滅火器。戰(zhàn)爭片中，進(jìn)行陣地戰(zhàn)的時候，戰(zhàn)士們會預(yù)先將手榴彈的后蓋打開（指導(dǎo)原則1），放在觸手可及的地方（指導(dǎo)原則2）。6.4原理10：預(yù)先作用圖6-4郵票上打孔應(yīng)用案例：（1）預(yù)先被打孔的郵票（圖6-4）。如今，已經(jīng)很少有人知道最早的郵票是以沒有打孔的一整版的形式銷售的，因此。早期的郵票用戶不得不將郵票一張一張剪下來，然后用膠水粘到信封上。6.4原理10：預(yù)先作用（2）新生產(chǎn)出來的棉布被水洗以后，通常會“縮水”。如果用沒有經(jīng)過“縮水”的棉布做成衣服的話，用水洗過一次以后，就會變小，影響正常使用。因此，當(dāng)棉布被紡織出來后，通常要進(jìn)行預(yù)先縮水處理。這樣一來，制造出來的衣物被水洗以后，就不會再縮水了。6.4原理10：預(yù)先作用運(yùn)用技巧：在某一事件或過程之前采取行動，目的在于增強(qiáng)安全性、簡化事情的完成過程、維持正確作用、減輕疼痛、增強(qiáng)智力、產(chǎn)生某種優(yōu)點(diǎn)及使用過程簡單化等。6.4原理10：預(yù)先作用課堂討論：以下都是利用預(yù)先作用原理解決工程難題的實(shí)例，請說一說其中蘊(yùn)含的道理。（1）手術(shù)前，將手術(shù)器具按需要時的使用順序排列整齊；（2）已充值的公交車IC卡；（3）半成品食物；（4）在進(jìn)行重大投資之前的商業(yè)交易中，實(shí)施預(yù)先的調(diào)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：通過在空間上將對象翻轉(zhuǎn)過來（上下翻轉(zhuǎn)、左右翻轉(zhuǎn)、前后翻轉(zhuǎn)、內(nèi)外翻轉(zhuǎn)），在時間上將順序顛倒過來（顛倒先后順序），在邏輯關(guān)系上將原因與結(jié)果反過來，從而利用不同（或相反）的方法來實(shí)現(xiàn)相同的目的。6.5原理13：反向作用指導(dǎo)原則：（1）用與原來相反的作用實(shí)現(xiàn)相同的目的。例如：用平車運(yùn)送貨物時，既可以推，也可以拉，來實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果。老師在教育過程中，既可以使用懲罰，也可以利用鼓勵手段，來達(dá)到相同的教育目的。利用黑筆和白板的組合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黑板和白粉筆的組合。（2）讓物體或環(huán)境中可動的部分不動，不動部分可動。例如：在機(jī)加工過程中，既可以讓工件旋轉(zhuǎn)刀具保持靜止，也可以讓刀具旋轉(zhuǎn)而工件保持靜止。除了通過上路駕駛來測試汽車的空氣動力特性之外，也可使其進(jìn)入一個風(fēng)洞來模擬。這種方法可以用于任何需要?dú)鈩踊蛩畡訙y試的系統(tǒng)。6.5原理13：反向作用（3）將對象（物體、系統(tǒng)或過程）“顛倒”（上下顛倒、內(nèi)外顛倒、前后顛倒、順序顛倒等）過來。例如將物體從上面向下插入更快，特別是螺栓。6.5原理13：反向作用應(yīng)用案例：（1）在向房頂上運(yùn)送建筑材料時，人既可以站在房頂上用繩子往上拽，也可以通過在房頂上部安裝一個滑輪，用繩子往下拉。無論采用哪種方式，都可以將建筑材料運(yùn)送到房頂上。6.5原理13：反向作用圖6-5跑步機(jī)（2）跑步機(jī)（圖6-5），原本是人移動而地面不動，現(xiàn)在變?yōu)槿瞬粍佣暗孛妗币苿印?.5原理13：反向作用運(yùn)用技巧：嘗試讓系統(tǒng)以某種方式“反轉(zhuǎn)”或顛倒，看系統(tǒng)是否能由此獲得新功能、新特征、新作用及新對象。6.5原理13：反向作用課堂討論：以下都是利用反作用原理解決工程問題的實(shí)例，請說一說其中蘊(yùn)含的道理。（1）乘客隨滾動電梯上下樓；（2）為了將兩個套緊的物體分離，可以將內(nèi)層物體冷凍（傳統(tǒng)的方法是將外層物體升溫）；（3）倒立放置剩余不多的洗發(fā)水瓶。原理15：動態(tài)特性6.66.6原理15：動態(tài)特性動態(tài)特性原理是指：使構(gòu)成整體的各個組成部分處于動態(tài)，即各個部分是可調(diào)整的、活動的或可互換的，以便使其在工作過程中的每個動作或階段都處于最佳狀態(tài)。6.6原理15：動態(tài)特性指導(dǎo)原則：（1）調(diào)整對象或?qū)ο笏幍沫h(huán)境，使對象在各動作、各階段的性能達(dá)到最佳狀態(tài)。例如：汽車上可調(diào)的方向盤、座椅、后靠背或后視鏡。折疊椅和筆記本電腦都是通過分割物體的幾何結(jié)構(gòu)，引入鉸鏈鏈接，使其各部分可以改變相對位置。形狀記憶合金。“記憶合金”，即擁有“記憶”效應(yīng)的合金，在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用有很多成功的范例。人造衛(wèi)星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發(fā)射人造衛(wèi)星之前，將拋物面天線折疊起來裝進(jìn)衛(wèi)星體內(nèi)，火箭升空把人造衛(wèi)星送到預(yù)定軌道后，只需加溫，折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復(fù)拋物面形狀。6.6原理15：動態(tài)特性（2）將對象分割為多個部分，使其各部分可以改變相對位置。例如：裝卸貨物的鏟車（裝載機(jī)），通過鉸鏈鏈接鏟斗，可以自由開閉（圖6-6）?？煞蛛x鍵盤。6.6原理15：動態(tài)特性圖6-6裝載機(jī)（鏟車）6.6原理15：動態(tài)特性（3）使不動的對象可動或可自動適應(yīng)。例如：電子廣告牌可以順序顯示多幅平面廣告。管道疏通機(jī)的柔性軟管。在計算機(jī)軟件中，根據(jù)用戶當(dāng)前的狀態(tài)的不同，鼠標(biāo)右鍵菜單的內(nèi)容也不同。充氣床或水床可以根據(jù)人的不同臥姿自動調(diào)整其形狀。6.6原理15：動態(tài)特性典型案例：飛機(jī)機(jī)翼上的可動襟翼能夠按照需要調(diào)整其姿態(tài)，使機(jī)翼可適應(yīng)降落、起飛和飛行時的不同工況要求（圖6-7）。6.6原理15：動態(tài)特性圖6-7飛機(jī)機(jī)翼上的可動襟翼6.6原理15：動態(tài)特性運(yùn)用技巧：嘗試讓系統(tǒng)中的某些幾何結(jié)構(gòu)成為柔性的、可自適應(yīng)的；往復(fù)運(yùn)動的部分成為旋轉(zhuǎn)的；讓相同的部分執(zhí)行多種功能；使特征成為柔性的；使系統(tǒng)可兼容于不同的應(yīng)用或環(huán)境。6.6原理15：動態(tài)特性課堂討論：以下都是利用動態(tài)特性原理解決工程問題的實(shí)例，請說一說其中蘊(yùn)含的道理。（1）GPS自動導(dǎo)航系統(tǒng)；（2）小轎車?yán)锏目烧{(diào)節(jié)座椅；（3）采用蛇皮管燈桿的臺燈；（4）為一家從事工程技術(shù)的小型企業(yè)增設(shè)一個市場部，以使公司管理更具動態(tài)性。

原理18：機(jī)械振動6.76.7原理18：機(jī)械振動機(jī)械振動原理是指：（1）通過振動（振蕩）或搖動（震動）對象而使對象產(chǎn)生機(jī)械振動，增加振動的頻率或利用共振頻率。（2）利用振動（顫動、搖動、擺動）或振蕩（振動、振蕩、擺動），在某個區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生一種規(guī)則的、周期性的變化。6.7原理18：機(jī)械振動指導(dǎo)原則：（1）使對象發(fā)生機(jī)械振動。例如：利用振動刀片的電動切肉刀。在澆注混凝土的時候，利用振動式勵磁機(jī)（激勵器）消除混凝土中的孔隙。在篩選（篩分）的時候，利用振動可以提高效率。振動可以使生銹的、腐蝕的或擰得過緊的零件松動。利用振動，樂器可以發(fā)出悅耳的聲音。6.7原理18：機(jī)械振動（2）如果對象已經(jīng)處于振動狀態(tài)，則提高振動的頻率（直至超聲振動）。例如：利用振動來灑粉末。利用超聲波在液體中產(chǎn)生的空穴現(xiàn)象來清洗物體。犬笛可以發(fā)出超出人耳聽力范圍的聲波，但狗可以聽到這種聲波。利用超聲波進(jìn)行無損檢測。（3）利用共振頻率。例如：音叉。利用一個小小的振動裝置可以摧毀一棟摩天大樓。在清洗瓶子的時候，利用與瓶子的自振頻率相同的脈沖可以很容易地將瓶子清洗干凈。6.7原理18：機(jī)械振動（4）用壓電振動代替機(jī)械振動。例如：石英表利用石英振動機(jī)芯代替了機(jī)械表的機(jī)械振動機(jī)芯。利用壓電振動器可以改善噴霧嘴對流體的霧化效果。（5）將超聲波振動與電磁場合并使用。例如：在高頻爐中對液態(tài)金屬進(jìn)行電磁攪拌，使其混合均勻。利用感應(yīng)電爐制作合金。將超聲波與加熱組合用來進(jìn)行烘干。6.7原理18：機(jī)械振動應(yīng)用案例：（1）振動式電動剃須刀。圖6-8電動剃須刀6.7原理18：機(jī)械振動應(yīng)用案例：（2）沖擊式鉆機(jī)（風(fēng)鉆）。圖6-9工程風(fēng)鉆6.7原理18：機(jī)械振動運(yùn)用技巧：切勿假定一個穩(wěn)定系統(tǒng)是最佳的。嘗試采用不穩(wěn)的、變化的但同時是可控的系統(tǒng)。例如，當(dāng)電流由直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鲿r，可以產(chǎn)生多種新特征，如電磁波、毛磁感應(yīng)等。6.7原理18：機(jī)械振動課堂討論：以下都是利用機(jī)械振動原理解決工程問題的實(shí)例，請說一說其中蘊(yùn)含的道理。（1）超聲波碎石機(jī)，利用共振現(xiàn)象來擊碎膽囊結(jié)石或腎結(jié)石。（2）電子琴；（3）若欲使人快速疲勞，可利用斷續(xù)照明代替持續(xù)照明；（4）商業(yè)上利用談判技術(shù)（誘導(dǎo)變化），以使合伙人的真實(shí)需求顯露出來。通過對方法進(jìn)行數(shù)次改變，他們能更好地了解如何才能在談判團(tuán)體之間對所有需要達(dá)成一致意見。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：通過有節(jié)奏的行為（操作方式）、振幅和頻率的變化以及利用脈沖間隔，來實(shí)現(xiàn)周期性作用。6.8原理19：周期性作用指導(dǎo)原則：（1）用周期性作用或脈動代替非周期性作用。例如：在建筑工地上，將打樁機(jī)周期性地作用于樁子，可以快速地將樁子打入地下。脈沖式真空吸塵器可以改善清潔的效果。當(dāng)汽車在結(jié)冰的路面上制動時，利用“多次輕踩剎車的方式”可以避免打滑。（2）如果作用已經(jīng)是周期性的，則改變其作用頻率。例如：用調(diào)頻（FM）代替莫爾斯電碼來傳遞信息。在不同的工作狀態(tài)下，洗衣機(jī)（或洗碗機(jī)）會采用不同的水流噴射方式。（3）利用脈動的間隙，來完成其他的有用作用。例如：在心肺呼吸中，每壓迫胸部5次，呼吸l次。當(dāng)過濾器暫停使用時，通過倒流將其沖洗干凈。6.8原理19：周期性作用應(yīng)用案例：（1）警笛的周期性鳴叫和警燈的周期性閃爍，更能引起注意。見圖6-10。（2）汽車的雨刮器，工作時由電機(jī)帶動刮臂和刮片，在汽車擋風(fēng)玻璃上周期性擺動，刮除雨水和其他臟物。6.8原理19：周期性作用圖6-10警車的警笛6.8原理19：周期性作用運(yùn)用技巧：嘗試以多種方式來改變現(xiàn)有系統(tǒng)的功能，如生產(chǎn)間歇、改變頻率、利用脈沖間隙等。要評估這種改變是否能帶來新的功能，帶來新的功能后如何強(qiáng)化這種改變。6.8原理19：周期性作用課堂討論：以下都是利用周期性作用原理解決工程問題的實(shí)

例，請說一說其中蘊(yùn)含的道理。（1）俗稱“蛤蟆夯”的機(jī)械夯；（2）樂隊中的鼓點(diǎn)。（3）利用振幅和頻率都不斷變化的警報器代替脈

動式警報器。（4）醫(yī)用呼吸機(jī)，按照人的吸氣期和呼氣期來周

期性地幫助患者呼吸。圖6-11蛤蟆夯原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代6.96.9原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代機(jī)械系統(tǒng)替代原理是指：利用物理場（光場、電場、磁場等）或其他物理結(jié)構(gòu)、物理作用和狀態(tài)來代替機(jī)械的相互作用、裝置、機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)。此原理實(shí)際上涉及操作原理的改變或替代。6.9原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代指導(dǎo)原則：（1）用光學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)、味覺、觸覺或嗅覺系統(tǒng)來代替機(jī)械系統(tǒng)。例如：用語音識別系統(tǒng)代替鍵盤作為計算機(jī)的輸入。用聲音、指紋或視網(wǎng)膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑰匙。（2）使用與對象相互作用的電場、磁場、電磁場。例如：為混合兩種粉末，讓一種粉末帶正電荷，另一種粉末帶負(fù)電荷，然后利用場來驅(qū)動它們，或者機(jī)械地將它們混合，使粉末顆粒均勻地混合在一起。利用磁性軸承來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的軸承。6.9原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代（3）用移動場代替固定場，用動態(tài)場代替靜態(tài)場，用結(jié)構(gòu)化場代替非結(jié)構(gòu)化場，用確定場代替隨機(jī)場。例如：核磁共振成像掃描器（圖6-12）。在通信系統(tǒng)中，利用定點(diǎn)雷達(dá)預(yù)測代替早期的全方位檢測，可以獲得更加詳細(xì)的信息。（4）把場和能夠與場發(fā)生相互作用的粒子（例如，磁場和鐵磁粒子）組合起來使用。例如：用變化的磁場加熱含鐵磁粒子的物質(zhì)，當(dāng)溫度達(dá)到居里點(diǎn)時，物質(zhì)變成順磁，不再吸收熱量，從而實(shí)現(xiàn)恒溫。對光反應(yīng)變色的玻璃，例如變色鏡。6.9原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代圖6-12核磁共振6.9原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代應(yīng)用案例：（1）用動物可以聽見的“聲音圍欄”代替實(shí)物柵欄圈住牛羊。（2）汽車無線遙控鎖替代機(jī)械鎖。6.9原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代運(yùn)用技巧：首先考慮用物理場替代機(jī)械場，由可變場替代恒定場，由結(jié)構(gòu)化場替代非結(jié)構(gòu)化場，由生物場來替代機(jī)械作用。在非物理系統(tǒng)中，概念、價值或?qū)傩远伎梢允潜惶娲膶ο蟆?.9原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代課堂討論：以下都是利用機(jī)械系統(tǒng)替代原理解決工程難題的實(shí)例，請說一說其中蘊(yùn)含的道理。（1）在煤氣中摻入難聞氣體，警告使用者氣體泄漏；（2）門鈴代替敲門；（3）靜電除塵；（4）用電子系統(tǒng)代替機(jī)械計算系統(tǒng)（例如物聯(lián)網(wǎng)）。原理32：顏色改變6.106.10原理32：顏色改變（改變顏色、擬態(tài)）顏色改變（改變顏色、擬態(tài)）原理是指：通過改變顏色或一些其他的光學(xué)特性來改變對象的光學(xué)性質(zhì)，以便提升系統(tǒng)價值或解決檢測問題。6.10原理32：顏色改變（改變顏色、擬態(tài)）指導(dǎo)原則：（1）改變對象或外部環(huán)境的顏色，例如：偽裝（迷彩）。在暗室中使用不會對膠片產(chǎn)生影響的光。利用示溫材料來檢測溫度，例如，熱致變色的塑料調(diào)羹；在食品標(biāo)簽中，使用熱敏染料來標(biāo)志食品所處環(huán)境的溫度。在戰(zhàn)爭中，為了讓敵人無法隱蔽，常常將陣地周圍的草和樹木等物體統(tǒng)統(tǒng)燒光。在表面結(jié)構(gòu)上利用干擾帶來改變顏色，例如戰(zhàn)地偽裝（圖6-13）。6.10原理32：顏色改變（改變顏色、擬態(tài)）圖6-13戰(zhàn)地偽裝6.10原理32：顏色改變（改變顏色、擬態(tài)）（2）改變對象或外部環(huán)境的透明程度（或改變某一過程的可視性）。例如：煙幕。光敏變色玻璃可以隨著光線的強(qiáng)弱改變其透明度。用有機(jī)玻璃作外殼的透明家電。（3）采用有顏色的添加物，使不易被觀察到的對象或過程被觀察到。例如：為了更好地觀察病人的腸道情況，在檢查前，讓病人服用鋇餐。利用相反的顏色來增強(qiáng)可視性，例如，用綠色包裝物來包肉類，可以使瘦肉顯得更紅。6.10原理32：顏色改變（改變顏色、擬態(tài)）應(yīng)用案例：（1）如果已經(jīng)使用了有顏色的添加物，則考慮利用熒光（發(fā)光）物質(zhì)。（2）在紙幣中加入熒光物質(zhì)，以提高紙幣的防偽能力。（3）在無損檢測中，利用熒光探傷法可以檢測工件的表面缺陷。（4）在高速公路兩側(cè)利用熒光物質(zhì)制作的道路標(biāo)志牌便于司機(jī)在夜間駕駛。（5）為了節(jié)約用水，利用經(jīng)過簡單處理的中水來澆灌花草和沖馬桶，為了避免人們誤飲，在中水中加入染料，使其呈藍(lán)色（廁寶）。6.10原理32：顏色改變（改變顏色、擬態(tài)）運(yùn)用技巧：當(dāng)目的是區(qū)別多種系統(tǒng)的特征（例如促進(jìn)檢測、改善測量或標(biāo)識位置、狀態(tài)改變、目視控制、掩蓋問題等）時，都可以使用該原理。6.10原理32：顏色改變（改變顏色、擬態(tài)）課堂討論：以下都是利用顏色改變原理解決工程問題的實(shí)例，請說一說其中蘊(yùn)含的道理。（1）在暗室中使用安全燈作警戒色；（2）冬天在冰面上撒深色爐渣，以吸熱加速融化；（3）pH試紙；（4）企業(yè)改變其名稱及標(biāo)志（比方說改變顏色）來提升自身形象。

原理35：物理或化學(xué)參數(shù)改變6.116.11原理35：物理或化學(xué)參數(shù)改變物理或化學(xué)參數(shù)改變原理是指：改變某個對象或系統(tǒng)的屬性，以便提供某種有用的功能。這是所有發(fā)明原理中使用頻率最高的原理（參見表6-1）。6.11原理35：物理或化學(xué)參數(shù)改變指導(dǎo)原則：（1）改變對象的物理聚集狀態(tài)（例如，在氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)之間變化）。例如：將二氧化碳制成干冰。干冰的溫度非常低，溫度為零下78.5℃，因此經(jīng)常用于保持物體維持冷凍或低溫狀態(tài)。利用果汁和果肉制造果凍。將水冷凍成小冰塊，用于降低飲料的溫度。（2）改變對象的密度、濃度、黏度。例如：脫水的橘子粉要比橘子汁更加便于運(yùn)輸，同理，奶粉比牛奶更易儲存和運(yùn)輸。改變硫酸的濃度，不同濃度的硫酸有不同的性質(zhì)。6.11原理35：物理或化學(xué)參數(shù)改變（3）改變對象的柔性。例如：通過硫化過程來提高天然橡膠的強(qiáng)度和耐久性。用可調(diào)節(jié)的消音器，通過減少油箱壁的運(yùn)動減少油箱的某些部位產(chǎn)生的噪聲。為自行車輪子加上充氣輪胎，可以降低其與地面之間相互作用而導(dǎo)致的震動。（4）改變對象的溫度。例如：利用冰箱將食物冷凍起來，可以延長其保存的時間。在烹飪過程中，提高食物的溫度可以改變食品色、香、味等。將鐵磁性物體的溫度提高到居里點(diǎn)以上，可以將磁性物體變?yōu)轫槾朋w。用液氮處理某些金屬材料，可以誘導(dǎo)其產(chǎn)生超硬度，即使當(dāng)這些金屬材料恢復(fù)到正常溫度之后，這種超硬度的特性仍然會保持。當(dāng)溫度改變的時候，可以利用形狀記憶材料來施加或去除一個力。6.11原理35：物理或化學(xué)參數(shù)改變應(yīng)用案例：（1）用液態(tài)形式運(yùn)輸氧、氮、天然氣，從而取代氣體形式的運(yùn)輸，可以減少貨物的體積，提高運(yùn)輸效率。見圖6-14。（2）制作酒心巧克力的工藝：先將酒心冷凍成一定的形狀，然后將其在熱巧克力中蘸一下。6.11原理35：物理或化學(xué)參數(shù)改變圖6-14液態(tài)運(yùn)輸6.11原理35：物理或化學(xué)參數(shù)改變運(yùn)用技巧：可以考慮改變系統(tǒng)或?qū)ο蟮娜我鈱傩裕▽ο蟮奈锢砘蚧瘜W(xué)狀態(tài)、密度、導(dǎo)電性、機(jī)械柔性、溫度、幾何結(jié)構(gòu)等）來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的新功能。6.11原理35：物理或化學(xué)參數(shù)改變課堂討論：以下都是利用物理或化學(xué)參數(shù)改變原理解決工程問題的實(shí)例，請說一說其中蘊(yùn)含的道理。（1）洗手液。用液態(tài)肥皂水代替固體肥皂，可以定量使用，減少浪費(fèi)，同時在多個人使用時更加衛(wèi)生；（2）固態(tài)的二氧化碳——干冰比氣態(tài)或液態(tài)時更便于使用；（3）壓縮餅干。《創(chuàng)新思維與科技創(chuàng)新》機(jī)械工業(yè)出版社2016.4附加

40個創(chuàng)新原理------用有限的40條原理來解決無限的發(fā)明問題2,500,000TRIZ工具39×39矛盾矩陣40個創(chuàng)新原理技術(shù)系統(tǒng)/過程分析、問題定義技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則發(fā)明專利庫20萬→250萬500,000有代表性的實(shí)用專利20%4萬→50萬40個創(chuàng)新原理——創(chuàng)新靈感源泉01、分割02、抽取03、局部質(zhì)量04、增加不對稱性05、組合06、多用性07、嵌套08、重量補(bǔ)償09、預(yù)先反作用10、預(yù)先作用11、事先防范12、等勢13、逆向思維14、曲面化15、動態(tài)特性16、不足或過度作用17、多維化18、機(jī)械振動19、周期性動作20、有效作用的持續(xù)性21、減少有害作用的時間22、變害為利23、反饋24、借助中介物25、自服務(wù)26、復(fù)制27、廉價替代品28、機(jī)械系統(tǒng)替代29、氣體或液壓結(jié)構(gòu)30、柔性外殼或薄膜31、多孔材料32、改變顏色33、同質(zhì)性34、拋棄與再生35、物理或化學(xué)參數(shù)改變36、相變37、熱膨脹38、強(qiáng)氧化39、惰性（或真空）環(huán)境40、復(fù)合材料原理1：分割A(yù)、一個物體分割成幾個獨(dú)立的部分B、使物體成易于組裝和拆卸幾部分C、提高物體的分割程度椿頭分割為砂粒以分散受力

奶粉分裝盒臨時交通燈的電桿原理1：分割這張椅子將椅座與靠背都分割的很細(xì)，使得透氣性與弧度的彎曲度可以達(dá)到更大。

輥筒磁選機(jī)分選垃圾原理2：抽取A、物體中抽出產(chǎn)生負(fù)面影響的部分或?qū)傩訠、只從物體中抽取必要的部分或?qū)傩詾榉乐共∪诉^多地接觸X光，一個特殊設(shè)計的鉛屏使X光只射在必需的部位。原理3：局部質(zhì)量A、將均勻的物體結(jié)構(gòu)或外部環(huán)境變成不均勻的B、讓物體的各部分執(zhí)行不同的功能C、使物體的各部分具有不同的功能嬰兒勺超聲波鉆孔機(jī)為降低溫度，核心部分用導(dǎo)熱材料，外圍部分用耐磨材料圖片取自SpoonSisters湯杓+漏杓的湯匙原理3：局部質(zhì)量三個金人哪個最有價值？原理4：增加不對稱性

A、將對稱物體變?yōu)椴粚ΨQ

B、將不對稱物進(jìn)一步增加其不對稱性原理4：增加不對稱性洗衣機(jī)離心泵用來在洗滌過程中將水注入并在使用后將水排出。原理5：組合A、空間上同類的或相鄰的或輔助的操作物體組合在一起B(yǎng)、將時間上相同的或相近的或輔助的操作物體組合在一起飲料點(diǎn)心杯原理6：多用性使一個物體具有能替代其它物體的多項(xiàng)功能門鈴和煙氣報警器組合原理7：嵌套A、把一個物體嵌入第二個物體，然后將這兩個物體再嵌入第三個物體，依此類推B、一物體穿過另一物體的空腔俄羅斯套娃原理8：重量補(bǔ)償A、將物體與另一具有升力的物體組合，來補(bǔ)償物體的重量B、利用外部環(huán)境（空氣動力或流體動力或其它力）來補(bǔ)償物體的重量借力（重量補(bǔ)償）利用浮力（環(huán)境補(bǔ)償）水上喇叭原理9：預(yù)先反作用A、事先施加反作用，來消除事后可能出現(xiàn)的不利因素B、在部件上建立預(yù)應(yīng)力，以抵消事后出現(xiàn)的不希望的工作應(yīng)力在灌注混凝土之前，對鋼筋施加拉應(yīng)力原理10：預(yù)先作用A、預(yù)先完成部分或全部的動作或機(jī)能B、在方便的位置預(yù)先安置物體，使其在最適當(dāng)?shù)臅r機(jī)發(fā)揮作用而不浪費(fèi)時間藥片上的溝槽(以利切半)有孔齒的郵票原理搶答原理搶答原理搶答隨身釣魚桿（戶外裝）原理搶答曹沖稱象原理搶答原理搶答原理搶答原理11：事先防范對可靠性較低的物體預(yù)設(shè)緊急防范措施備用降落傘原理12：等勢在勢能場中限制位置改變（即在重力場中改善運(yùn)作狀態(tài)），以減少物體提升或下降三峽大壩五級船閘汽車維修地槽原理13：逆向思維A、用相反的動作替代要求指定的動作B、讓物體可動部分不動，不動部分可動C、將物體上下或內(nèi)外顛倒（或過程）生產(chǎn)夾心巧克力糖

跑步機(jī)

游泳訓(xùn)練裝置原理14：曲面化A、將直線、平面變成曲線或曲面，將立方體變成球體結(jié)構(gòu)B、使用柱狀、球體、螺旋狀等物體C、利用離心力改直線運(yùn)動為回轉(zhuǎn)運(yùn)動放置高跟鞋的架子洗衣機(jī)（通過高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力來去除衣物上的水分）原理15：動態(tài)特性A、使物體或其環(huán)境自動調(diào)節(jié)，以使其在每個動作階段的性能都達(dá)到最佳狀態(tài)B、把物體分成幾個部分，各部分之間可相對改變位置C、將不動的物體改變?yōu)榭蓜拥模蚓哂腥嵝远Y讓雨傘，可用傘柄控制雨傘曲度原理16：不足或過度的作用當(dāng)所期望的效果難以百分之百實(shí)現(xiàn)時，則可以用同樣的方法完成“稍少于”或“稍多于”期望的效果，以使問題簡化汽車補(bǔ)底漆（過度作用）用化學(xué)試劑攻擊云塊（不足作用）原理17：多維化A、將物體由一維變?yōu)槎S或由二維變?yōu)槿S空間的運(yùn)動B、利用多層結(jié)構(gòu)替代單層結(jié)構(gòu)C、將物體傾斜或側(cè)向放置D、利用物體給定面的背面可以傾斜的垃圾自動卸載車在樹下放置反射鏡提高對太陽光的利用（增加光合作用）原理18：機(jī)械振動A、使物體處于振動狀態(tài)B、對有振動的物體，提高其振動頻率直至超聲頻率C、利用物體的共振頻率D、用壓電振動替代機(jī)械振動石英晶體機(jī)芯通過震蕩驅(qū)動的高精度表超聲波探傷儀原理19：周期性動作A、用周期性動作（或脈動）替代持續(xù)動作B、如果動作已經(jīng)是周期性的，則改變其周期頻率C、利用脈動的間歇來完成另一個動作如：ABS剎車警車的警鈴（間歇性鳴叫來招人注目）挖煤機(jī)鉆頭充上水并加上脈沖壓力，以便更好、更容易地挖煤。沖擊鉆原理20：有效作用的持續(xù)性A、保持連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，使機(jī)器各部件同時滿負(fù)荷工作B、消除工作中所有的間歇和中斷C、用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動代替往復(fù)運(yùn)動輪狀焊頭焊料感應(yīng)加熱器容器焊接機(jī)的焊頭做成輪狀，用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動代替往復(fù)運(yùn)動，以使達(dá)到持續(xù)作業(yè)點(diǎn)陣打印機(jī)或噴墨打印機(jī)（打印機(jī)頭在回程中也執(zhí)行打?。┰頁尨鹪頁尨鹪谑中g(shù)中采用超聲波接骨應(yīng)急樓梯/防火通道原理搶答原理搶答原理21：減少有害作用的時間快速完成危險或有害的作業(yè)（將危險或有害的流程在高速下進(jìn)行）快速切斷管子以至使管子來不及產(chǎn)生變形照相用閃光燈原理22：變害為利A、利用有害的因素獲得有益的效果B、將物體的有害因素與另一有害因素結(jié)合，用以消除物體所存在的有害作用C、加大有害因素的程度，使之不再有害紙制家具廢紙潛水中用氮氧混合氣體（防止單獨(dú)使用純氧會使人昏迷或中毒）原理23：反饋A、引入反饋B、如果反饋已存在，則改變其大小或作用樓道聲控開關(guān)根據(jù)環(huán)境的亮度自行控制路燈系統(tǒng)感應(yīng)式水龍頭原理24：借助中介物A、利用中介物體來轉(zhuǎn)移和傳遞作用B、將物體和另一個容易去除的物體臨時組合在一起裝配(保護(hù)產(chǎn)品)托盤原理25：自服務(wù)A、讓物體服務(wù)于自我，具有自補(bǔ)充、自修復(fù)功能B、利用廢棄的物質(zhì)資源或能源獲得有效作用冬天汽車使用發(fā)動機(jī)余熱取暖TEFAL熱感應(yīng)設(shè)計的加熱紅心，ThermoSpot當(dāng)達(dá)到最佳烹調(diào)溫度攝氏190度時，佳溫紅心上的線條會完全消失，成為實(shí)心紅點(diǎn)。原理26：復(fù)制A、用簡易和廉價的復(fù)制品替代復(fù)雜的、不便于操作的、不容易獲得的或易損、易碎、昂貴的物體B、用可以按比例放大或縮小的影像（圖像或光學(xué)復(fù)制品）來替代實(shí)物C、如果可見光復(fù)制品已被采用，可轉(zhuǎn)向用紅外或紫外線光的復(fù)制品用衛(wèi)星相片測繪替代實(shí)地考察假人抱枕

原理27：廉價替代品用廉價的物體替代昂貴的物體，在某些性能上稍作些讓步一次性注射器一次性可降解飯盒原理28：機(jī)械系統(tǒng)替代A、用刺激感官系統(tǒng)（光學(xué)、聲學(xué)、味覺、嗅覺）替代機(jī)械系統(tǒng)B、采用電場、磁場和電磁場與物體進(jìn)行相互作用C、場的替代：用可變場代替恒定場；用隨時間變化的場代替定時場；用有組織結(jié)構(gòu)的場代替隨機(jī)場D、將場和鐵磁粒子組合使用用嗅覺來檢測齒輪上齒的破損狀態(tài)手機(jī)來電感應(yīng)器鐵磁催化劑，用感應(yīng)的磁場加熱含磁粒子的物質(zhì)，當(dāng)溫度超過居里點(diǎn)時，物質(zhì)變成順磁，不再吸收熱量，來達(dá)到恒溫的目的原理29：氣體和液壓結(jié)構(gòu)使用氣體或液體的膨脹或靜壓緩沖功能代替物體的固體零部件氣墊運(yùn)動鞋液壓鉗原理30：柔性外殼或薄膜A用柔性殼體或薄膜結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)B使用柔性殼體或薄膜將物體與外部環(huán)境隔離蔬菜大棚保鮮膜原理搶答液壓千斤頂?shù)岩羲畨鼐G膜鏡片原理搶答原理搶答（1）“火中取栗”的成語是說明什么原理？（2）發(fā)電廠用爐灰的堿性中和廢水的酸性是使用什么原理？減少有害作用的時間原理搶答下圖中分別使用了那個創(chuàng)新原理（4）鍛造（鍛錘高速落下）滅蚊器氣墊船一次性