《機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì) （下冊(cè)） 第4版》 課件 第30章 創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理與常用技法

第三十章創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理與常用技法第一節(jié)概述第二節(jié)創(chuàng)造力與創(chuàng)造性思維第三節(jié)創(chuàng)新原理第四節(jié)常用創(chuàng)新方法第一節(jié)概述一、創(chuàng)新設(shè)計(jì)產(chǎn)生的歷史背景及其含義概念1、發(fā)現(xiàn)：是指原本早已存在的事物，經(jīng)過(guò)人們不斷努力和探索后被人們認(rèn)知的具體結(jié)果。3、創(chuàng)新：是指提出或完成具有獨(dú)特性、新穎性和實(shí)用性的理論或產(chǎn)品的過(guò)程。2、創(chuàng)造：是指人們提出或完成原本不存在的、經(jīng)過(guò)人們不斷努力和探索后提出的或完成的具體結(jié)果。4、創(chuàng)新與創(chuàng)造關(guān)系：沒(méi)有本質(zhì)差別，創(chuàng)新是創(chuàng)造的具體實(shí)現(xiàn)。但創(chuàng)新更強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造成果的新穎性、獨(dú)特性和實(shí)用性。5、創(chuàng)新分類：一般把創(chuàng)新分為知識(shí)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新。

6、創(chuàng)新方式：其一是由無(wú)到有的創(chuàng)新，其二是由有到新的創(chuàng)新創(chuàng)新設(shè)計(jì)的概念1、設(shè)計(jì)的概念：是指根據(jù)社會(huì)或市場(chǎng)的需要，利用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，依靠人們思維和勞動(dòng)，借助各種平臺(tái)（數(shù)學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、計(jì)算機(jī)等）進(jìn)行反復(fù)判斷、決策、量化，最終實(shí)現(xiàn)把人、物、信息資源轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過(guò)程。2、創(chuàng)新設(shè)計(jì)：是指在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，提出的新的設(shè)計(jì)理念、新的設(shè)計(jì)理論或設(shè)計(jì)方法，從而得到具有獨(dú)特性和新穎性的產(chǎn)品。創(chuàng)造性思維與創(chuàng)造能力的培養(yǎng)創(chuàng)造思維思維活動(dòng)是創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主體，創(chuàng)造思維思維活動(dòng)過(guò)程如下。1、創(chuàng)造思維思維與潛創(chuàng)造能力2、創(chuàng)新的涌動(dòng)力存在于人類自身的潛創(chuàng)造能力，只有在一定壓力和一定條件下才會(huì)釋放出能量。創(chuàng)新的過(guò)程一般可歸納如下。知識(shí)（潛創(chuàng)造力）+創(chuàng)新涌動(dòng)力+靈感思維

創(chuàng)新成果二.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(1)獨(dú)創(chuàng)性——設(shè)計(jì)者應(yīng)追求與前人、眾人不同的方案，打破一般思維的常規(guī)慣例，提出新功能、新原理、新機(jī)構(gòu)、新材料，在求異和突破中體現(xiàn)創(chuàng)新。(2)實(shí)用性——紙上談兵無(wú)法體現(xiàn)真正的創(chuàng)新。發(fā)明創(chuàng)造成果只是一種潛在的財(cái)富，只有將它們轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力或市場(chǎng)商品，才能真正為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步服務(wù)。設(shè)計(jì)的實(shí)用化主要表現(xiàn)為市場(chǎng)的適應(yīng)性和可生產(chǎn)性兩方面。(3)多方案選優(yōu)——機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)涉及多種學(xué)科，應(yīng)盡可能從多方面、多角度、多層次尋求多種解決問(wèn)題的途徑，在多方案比較中求新、求異、選優(yōu)。以發(fā)散性思維探求多種方案，再通過(guò)收斂評(píng)價(jià)取得最佳方案，這是創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)。三、創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的分類1、群智集中法：群智集中法又稱頭腦風(fēng)暴法2、仿生創(chuàng)新法3、功能設(shè)計(jì)創(chuàng)新法4、移置技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)法5、類比求優(yōu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)法6、反求創(chuàng)新法、思維的間接性和概括性

思維的間接性指的是憑借其它信息的觸發(fā)，借助于已有的知識(shí)和信息，去認(rèn)識(shí)那些沒(méi)有直接感知過(guò)的或根本不能感知的事物，以及預(yù)見(jiàn)和推知事物的發(fā)展過(guò)程。

思維的概括性指的是它能夠去除不同類型事物的具體差異，而抽取其共同的本質(zhì)或特征加以反映。第二節(jié)創(chuàng)造力與創(chuàng)造性思維二、思維的多層性思維有高級(jí)和低級(jí)，簡(jiǎn)單和復(fù)雜之分，也就是說(shuō)，思維具有層次性。三、思維的自覺(jué)性與創(chuàng)造性思維的自覺(jué)性也稱為靈感思維。其最大的特征是爆發(fā)性與瞬間性，只有善于撲捉這一短暫的靈感思維，才會(huì)發(fā)生量變到質(zhì)變的創(chuàng)造成果。思維的類型一、形象思維形象思維又稱為具體思維或具體形象的思維。它是人腦對(duì)客觀事物或現(xiàn)象的外部特點(diǎn)和具體形象的反映活動(dòng)二、抽象思維抽象思維又稱為邏輯思維。它是憑借概念、判斷、推理而進(jìn)行的反映客觀現(xiàn)實(shí)的思維活動(dòng)。三、發(fā)散思維發(fā)散思維又稱輻射思維、擴(kuò)散思維、開(kāi)放思維等。它是以少求多的思維形式，其特點(diǎn)是從給定的信息輸入中產(chǎn)生出眾多的信息輸出。四、收斂思維收斂思維又稱集中思維、求同思維等。是一種尋求某種正確答案的思維形式。它以某種研究對(duì)象為中心，將眾多的思路和信息匯集于這一中心的思維過(guò)程。五、動(dòng)態(tài)思維動(dòng)態(tài)思維是一種運(yùn)動(dòng)的、不斷調(diào)整的、不斷優(yōu)化的思維活動(dòng)。其特點(diǎn)是根據(jù)不斷變化的環(huán)境、條件來(lái)不斷改變自己的思維秩序、思維方向，對(duì)事物進(jìn)行調(diào)整、控制，從而達(dá)到優(yōu)化的思維目標(biāo)。六、有序思維有序思維是一種按一定規(guī)則和秩序進(jìn)行的有目的的思維方式，它是許多創(chuàng)造方法的基礎(chǔ)七、直接思維基于有限的信息，調(diào)動(dòng)已有的知識(shí)積累，擺脫慣常的思維規(guī)律，對(duì)新事物、新現(xiàn)象、新問(wèn)題進(jìn)行的一種直接、迅速、敏銳的洞察和跳躍式的判斷。八、創(chuàng)造性思維創(chuàng)造性思維是一種最高層次的思維活動(dòng)其特點(diǎn)是：綜合性、跳躍性、新穎性、潛意識(shí)中的自覺(jué)性和頓悟性九、質(zhì)疑思維用懷疑和批判的眼光看待一切事物，既敢于否定。提出疑問(wèn)，是許多新事物新觀念產(chǎn)生的開(kāi)端，質(zhì)疑是人類思維的精髓，也是創(chuàng)新思維的最基本方式之一。十、互動(dòng)思維互動(dòng)思維又稱為頭腦風(fēng)暴法，是與集體思維互動(dòng)的思維方式。十一、靈感思維

靈感思維是一種特殊的思維現(xiàn)象，是一個(gè)人長(zhǎng)時(shí)間思考某個(gè)問(wèn)題得不到答案，中斷了對(duì)它的思考以后，卻又會(huì)在某個(gè)場(chǎng)合突然產(chǎn)生對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解答的頓悟。創(chuàng)造性思維的形成與發(fā)展一、創(chuàng)造性思維的形成過(guò)程創(chuàng)造性思維的形成大致可分為三個(gè)階段：1、醞釀準(zhǔn)備階段：2、潛心加工階段3、頓悟階段

二、創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)與發(fā)展1、潛創(chuàng)造思維的培養(yǎng)潛創(chuàng)造思維的基礎(chǔ)是知識(shí)，人的知識(shí)來(lái)源與教育和社會(huì)實(shí)踐。由于受教育的程度和社會(huì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不同，人的文化知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)知識(shí)存在很大差異，即人的知識(shí)深度、廣度不同，但人人都有知識(shí)，只是知識(shí)結(jié)構(gòu)不同。也就說(shuō)，人人都有潛創(chuàng)造力。2、創(chuàng)新涌動(dòng)力的培養(yǎng)來(lái)源于社會(huì)因素或自我因素的影響，潛創(chuàng)造力轉(zhuǎn)換為涌動(dòng)力。

社會(huì)因素包括工作環(huán)境中的外部或內(nèi)部壓力自我因素主要是強(qiáng)烈的事業(yè)心所以，塑造良好的工作環(huán)境和培養(yǎng)強(qiáng)烈的事業(yè)心是出現(xiàn)創(chuàng)新涌動(dòng)力的最好保證。潛創(chuàng)造力+創(chuàng)新涌動(dòng)力+靈感=創(chuàng)新成果思維方式與創(chuàng)新方法一、群體集智法二、系統(tǒng)分析法三、聯(lián)想法四、類比法五、仿生法六、組合創(chuàng)新法七、反求設(shè)計(jì)法八、功能設(shè)計(jì)法第三節(jié)創(chuàng)新原理一、綜合創(chuàng)新原理

綜合是將研究對(duì)象的各個(gè)部分、各個(gè)方面和各種因素聯(lián)系起來(lái)加以考慮，從整體上把握十五的本質(zhì)和規(guī)律的一種方法。二、分離創(chuàng)新設(shè)計(jì)

分離創(chuàng)新是把復(fù)雜的整體離散為簡(jiǎn)單的局部，把大的問(wèn)題分解為小問(wèn)題，或?qū)⒂悬c(diǎn)與缺點(diǎn)分離開(kāi)進(jìn)行思考的一種思維方法。通過(guò)分離可使主要矛盾暴露出來(lái)，以便尋求心的解決方案。三、移植創(chuàng)新

吸取、借用某一領(lǐng)域的概念、原理和方法應(yīng)用或滲透到另一領(lǐng)域，從而取得新成果的方法就是移植創(chuàng)新。1）原理移植2）結(jié)構(gòu)移植3）材料移植4）技術(shù)移植5）綜合移植技術(shù)引進(jìn)與反求工程

技術(shù)引進(jìn)是吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)民族經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的戰(zhàn)略措施。反求工程就是針對(duì)消化吸收先進(jìn)技術(shù)的一系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合，它以先進(jìn)產(chǎn)品設(shè)備的實(shí)物、軟件（圖紙、程序、技術(shù)文件等）或影像（圖片、照片等）作為研究對(duì)象，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論方法、生產(chǎn)工程學(xué)、材料學(xué)和有關(guān)專業(yè)知識(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)地分析和研究，探索掌握其關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出同類的先進(jìn)產(chǎn)品。四、逆向創(chuàng)新原理引進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)一般要經(jīng)歷以下過(guò)程：⑴應(yīng)用過(guò)程——學(xué)會(huì)對(duì)引進(jìn)的產(chǎn)品或生產(chǎn)設(shè)備等硬件技術(shù)的操作、使用、維修，令其在生產(chǎn)中發(fā)揮作用，并創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。⑵消化過(guò)程——對(duì)引進(jìn)產(chǎn)品或生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)、材料、工藝、管理方法等進(jìn)行深入的分析研究，用現(xiàn)代科學(xué)的設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法及測(cè)試手段對(duì)其性能進(jìn)行技術(shù)測(cè)定，了解其材料配方、工藝流程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量控制和安全保護(hù)等技術(shù)條件，特別要掌握其關(guān)鍵技術(shù)，做到“知其所以然”。⑶創(chuàng)新過(guò)程——對(duì)引進(jìn)技術(shù)消化綜合，博采眾家之長(zhǎng)，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出具有本國(guó)特色的新產(chǎn)品，并爭(zhēng)取進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)技術(shù)引進(jìn)到技術(shù)輸出的轉(zhuǎn)化，獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。五、還原創(chuàng)新原理所謂還原創(chuàng)新，是將所研究的問(wèn)題，退回到其本質(zhì)的原點(diǎn)，然后從該原點(diǎn)出發(fā)另辟蹊徑，來(lái)尋求解決問(wèn)題的新思路、新方案的一種思維方法。六、價(jià)值優(yōu)化原理

所謂價(jià)值優(yōu)化，是指在創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用價(jià)值工程的理念，探索、研究產(chǎn)品功能與其成本之間的內(nèi)在聯(lián)系，設(shè)計(jì)出具有高價(jià)值的產(chǎn)品，一提高其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。一、設(shè)問(wèn)創(chuàng)新法

設(shè)問(wèn)創(chuàng)新法是根據(jù)需要解決的問(wèn)題或者需要?jiǎng)?chuàng)造發(fā)明的對(duì)象，以提問(wèn)表格的形式，根據(jù)提問(wèn)要點(diǎn)，逐個(gè)審核、討論，使創(chuàng)造發(fā)明者全面、系統(tǒng)地考慮各種解決問(wèn)題的方法，其列出9個(gè)方面有關(guān)的問(wèn)題，然后逐一審核討論，是促進(jìn)創(chuàng)新活動(dòng)深入進(jìn)行的一種創(chuàng)造技法。特點(diǎn)是用制式提問(wèn)表，以防止思考疏漏，適合任何創(chuàng)造發(fā)明或創(chuàng)新活動(dòng)，有“創(chuàng)造技法之母”的美譽(yù)。

設(shè)問(wèn)創(chuàng)新法提問(wèn)要點(diǎn)的內(nèi)容有9個(gè)方面，針對(duì)某一產(chǎn)品或事物介紹如下。

(1)能否它用？可提問(wèn)：現(xiàn)有事物有無(wú)其他用途？稍加改進(jìn)能否擴(kuò)大用途？

例如尼龍最初只用于軍事領(lǐng)域，主要用來(lái)制造降落傘、艦用纜繩等，因而銷量很少，為此，人們開(kāi)始尋找它的新用途。最終人們發(fā)現(xiàn)了它的許多新用途，如做襪子、雨衣、雨傘，在工業(yè)生產(chǎn)中用來(lái)制作齒輪、軸承、各種形狀和強(qiáng)度要求較高的零件等。

第四節(jié)長(zhǎng)用那個(gè)創(chuàng)新技法

(2)能否借用？可提問(wèn)：能否借用別的經(jīng)驗(yàn)？模仿別的東西？

踩在香蕉皮上比其他水果皮上更容易使人摔跤，原因在于香蕉皮由幾百個(gè)薄層構(gòu)成，且層間結(jié)構(gòu)松弛，富含水分，借用這個(gè)原理，人們發(fā)明了具有層狀結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良的潤(rùn)滑材料——二硫化鉬。同樣的道理，烏賊靠噴水前進(jìn)，前進(jìn)迅速而靈活，模仿這一原理，人們發(fā)明了“噴水船”，這種噴水船先將水吸入，再將水從船尾猛烈噴出，靠水的反作用力使船體迅速行駛。

(3)能否改變？可提問(wèn)：能否在意義、聲音、味道、形狀、式樣、花色、品種等方面改變？

為了提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，一般加工螺釘都用車削或用絲扳加工，使得生產(chǎn)效率較低。當(dāng)采用滾壓方法對(duì)螺紋進(jìn)行控絲加工的方式時(shí)，其效率得到了極大的提高，這種加工螺釘?shù)姆椒ǎF(xiàn)在已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)件工廠廣泛的采用，其工作原理圖如圖所示。

(4)能否擴(kuò)大？可提問(wèn)：能否擴(kuò)大使用范圍、增加功能、添加零部件、增加高度、強(qiáng)度、價(jià)值、延長(zhǎng)使用壽命？擴(kuò)大的目的是為了增加數(shù)量，形成規(guī)模效應(yīng)，縮小是為了減少體積，便于使用，提高速度。大小是相對(duì)的，不是絕對(duì)的，更大、更小都是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

(5)能否縮小？可提問(wèn)：能否減少、縮小、減輕、濃縮、微型、分割？

隨著社會(huì)的進(jìn)步和生活水平的不斷提高，產(chǎn)品在降低成本、不減少功能、便于攜帶和便于操作的要求下，必然會(huì)出現(xiàn)由大變小、由重變輕、由繁變簡(jiǎn)的趨勢(shì)。如袖珍收錄機(jī)、折疊傘、筆記本計(jì)算機(jī)、可視手機(jī)、甲殼蟲(chóng)式小轎車、超薄計(jì)算機(jī)顯示屏、低底盤(pán)的火車或汽車，計(jì)算機(jī)或電話上的功能鍵、重?fù)苕I將多種功能集中于一鍵，不僅簡(jiǎn)化了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，而且方便了操作者使用。以縮小、簡(jiǎn)化為目標(biāo)的創(chuàng)造發(fā)明往往具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在自我發(fā)問(wèn)的創(chuàng)新技巧中，可產(chǎn)生出大量的創(chuàng)新構(gòu)想。

在兩塊玻璃中加入某些材料可制成防震或防彈玻璃；在鋁材中加入塑料做成防腐防銹、強(qiáng)度很高的水管管材和門(mén)窗中使用的型材；在潤(rùn)滑劑中添加某些材料可大大提高潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑效果，提高機(jī)車的使用壽命。

(6)能否代用？可提問(wèn)：能否用其他材料、元件、原理、方法、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、工藝、設(shè)備？人造大理石、人造絲是取而代之的很好范例。用表面活性劑代替汽油清洗油污，不僅效果好，而且節(jié)約能源。用液壓傳動(dòng)代替機(jī)械傳動(dòng)，更適合遠(yuǎn)距離操縱控制。用水或空氣代替潤(rùn)滑油做成的水壓軸承或空氣軸承，無(wú)污染，效率高。用天燃?xì)饣蚓凭嫫腿剂?，可使汽車的尾氣污染大大降低。?shù)字相機(jī)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)圖像，省去了膠卷及膠卷的沖印過(guò)程，而且圖像更清晰，在各種光線條件下可以拍攝很好的相片。

(7)能否調(diào)整？可提問(wèn)：能否調(diào)整布局、程序、日程、計(jì)劃、規(guī)格、因果關(guān)系？

飛機(jī)的螺旋槳一般在頭部，有的也放在尾部，如果放在頂部就成了直升機(jī)，如果螺旋槳的軸線方向可調(diào)，就成了可垂直升降的飛機(jī)。汽車的喇叭按鈕原來(lái)設(shè)計(jì)在方向盤(pán)的中心，不便于操作且有一定的危險(xiǎn)性，將按鈕設(shè)計(jì)在方向盤(pán)圓盤(pán)下面的半個(gè)圓周上就可以很好地解決潛在的威脅問(wèn)題。根據(jù)常識(shí)可知自行車在高速前進(jìn)時(shí)，采用前輪制動(dòng)容易發(fā)生事故，于是有人就設(shè)計(jì)了無(wú)論用左手或右手捏住制動(dòng)器，自行車都將按“先后再前”的順序制動(dòng)，從而可以大大降低事故的發(fā)生率。

(8)能否顛倒？可提問(wèn)：能否方向相反、變肯定為否定、變否定為肯定、位置顛倒、作用顛倒？將電動(dòng)機(jī)反過(guò)來(lái)用就發(fā)明了發(fā)電機(jī)；將電扇反裝就成了排風(fēng)扇；從石油中提煉原油需要把油、水分離，但為了從地下獲得更多的原油，可以先向地下的油中注水；單向透光玻璃裝在審訊室里，公安人員可看見(jiàn)犯罪嫌疑人的一舉一動(dòng)，而犯罪嫌疑人卻無(wú)法看見(jiàn)公安人員。反之，將這種玻璃反過(guò)來(lái)裝在公共場(chǎng)所，人們既可以從里觀賞外面的美景，又能防止強(qiáng)烈的太陽(yáng)光直接射入。

(9)能否組合？可提問(wèn)：能否事物組合、原理組合、方案組合、材料組合、形狀組合、功能組合？?jī)蓚€(gè)電極在水中高壓放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生“電力液壓效應(yīng)”，產(chǎn)生的巨大沖擊力可將寶石擊碎；而在一個(gè)橢球面焦點(diǎn)上發(fā)出的聲波，經(jīng)反射后可在另一個(gè)焦點(diǎn)匯集。一位德國(guó)科學(xué)家將這兩種科學(xué)現(xiàn)象組合起來(lái)，設(shè)計(jì)出醫(yī)用腎結(jié)石治療儀。他讓患者躺在水槽中，使患者的結(jié)石位于橢球面的一個(gè)焦點(diǎn)上，把一個(gè)電極置于橢球面的另一個(gè)焦點(diǎn)上，經(jīng)過(guò)1min左右不斷地放電，通過(guò)人體的沖擊波能把大部分結(jié)石粉碎，而后逐漸排出體外，達(dá)到治療的目的。大學(xué)本科機(jī)械類學(xué)習(xí)的機(jī)械原理課程中，組合機(jī)構(gòu)就是將幾種機(jī)構(gòu)有目的的組合起來(lái)，完成基本機(jī)構(gòu)難以完成的設(shè)計(jì)任務(wù)要求。

二、列舉創(chuàng)新法定義：人為地按某種規(guī)則列舉出創(chuàng)造對(duì)象的要素分別加以分析研究，以探求創(chuàng)造的落點(diǎn)和方案，這類技法叫做列舉型創(chuàng)造技法。內(nèi)涵：列舉法是一種借助于某一具體事物的特定對(duì)象（如特性、缺點(diǎn)等），從邏輯上進(jìn)行分析并將其本質(zhì)內(nèi)容羅列出來(lái)，經(jīng)過(guò)批評(píng)、比較、選優(yōu)等手段，挖掘創(chuàng)造主題新意的創(chuàng)造技法。分類：缺點(diǎn)列舉法、希望點(diǎn)列舉法、特性點(diǎn)列舉法、信息列舉法等。（一）缺點(diǎn)列舉法技法原理舉例說(shuō)明

運(yùn)用要點(diǎn)缺點(diǎn)列舉法就是有意識(shí)地列舉現(xiàn)有事物的缺點(diǎn)，分析原因并進(jìn)行改進(jìn)，從而創(chuàng)造出新事物的創(chuàng)造技法。希望點(diǎn)與缺點(diǎn)列舉法的重要差異:主動(dòng)與被動(dòng)

當(dāng)今世界上一切都不是完美的，都可以通過(guò)創(chuàng)造使它更完美。人類社會(huì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步突出體現(xiàn)了上述基本思想。仔細(xì)觀察任何產(chǎn)品，一定能發(fā)現(xiàn)它總是或多或少地存在著一些缺點(diǎn)和不足之處，如不順手、不方便、不省力、不節(jié)能、不美觀、不耐用、不輕巧、不省料、不安全、不省時(shí)、不便宜、壽命短等等，只要不斷地對(duì)現(xiàn)有事物的缺點(diǎn)、不足之處加以改進(jìn)，推陳出新，吐故納新，就能創(chuàng)造出許許多多新的產(chǎn)品來(lái)。（二）希望點(diǎn)列舉法技法原理舉例說(shuō)明

運(yùn)用要點(diǎn)技法原理希望，就是人們心理期待達(dá)到的某種目的或出現(xiàn)的某種情況，是人類需求心理的反映和對(duì)美好愿望的追求，希望是創(chuàng)造發(fā)明的強(qiáng)大動(dòng)力。

希望點(diǎn)列舉法是一種積極主動(dòng)的創(chuàng)造發(fā)明技法?！熬抨?yáng)豆?jié){機(jī)”古今中外，世界上的許多東西都是根據(jù)人們的希望和需求創(chuàng)造出來(lái)的：人們希望像鳥(niǎo)一樣飛上天，于是就發(fā)明了氣球、飛機(jī)；人們希望冬暖夏涼，就發(fā)明了空調(diào)設(shè)備；人們希望成為“順風(fēng)耳”、“千里眼”，就發(fā)明了收音機(jī)和電視機(jī)；人們希望夜如白晝，就發(fā)明電燈；人們希望快速計(jì)算，就發(fā)明了電子計(jì)算機(jī)等。

人們希望夜間上下樓梯時(shí)，路燈能自動(dòng)亮、自動(dòng)滅，于是就發(fā)明了光聲控開(kāi)關(guān)；人們希望打電話時(shí)能看到對(duì)方的形象，就發(fā)明了可視電話；人們希望洗手后不用毛巾擦也能干手，于是發(fā)明了電熱干洗機(jī)；人們希望擦樓上玻璃窗不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，于是發(fā)明了磁性雙面擦窗器等等。

列舉希望的方法（1）觀察聯(lián)想法（2）召開(kāi)希望點(diǎn)列舉會(huì)（3）向用戶和商店征求意見(jiàn)（4）對(duì)社會(huì)各階層進(jìn)行抽樣調(diào)查三、形態(tài)分析創(chuàng)新法形態(tài)分析法是一種系統(tǒng)化構(gòu)思和程式化解題的發(fā)明創(chuàng)造方法，它是由美國(guó)加利福尼亞大學(xué)工學(xué)院教授F·茲維基和美籍瑞士礦物學(xué)家P·里哥尼聯(lián)合提出的。形態(tài)分析法是一種系統(tǒng)搜索方法，用來(lái)探求一切可能存在的組合方案，屬于“窮盡法”。形態(tài)分析法的核心是將機(jī)械系統(tǒng)分解成若干組成部分，然后用網(wǎng)絡(luò)圖解的方式或形態(tài)學(xué)矩陣的方式進(jìn)行排列組合，以產(chǎn)生解決問(wèn)題的系統(tǒng)方案或創(chuàng)新設(shè)想。如果機(jī)械系統(tǒng)被分成的部分?jǐn)?shù)量較多，而且每個(gè)部分又有很多解法，那么它的組合方案數(shù)量將十分巨大，會(huì)產(chǎn)生}“方案爆炸”現(xiàn)象。一般應(yīng)用方案評(píng)價(jià)方法來(lái)選定若干方案加以決策。在形態(tài)分析法中，因素和形態(tài)是兩個(gè)非常重要的基本概念。因素是構(gòu)成機(jī)械系統(tǒng)中或技術(shù)系統(tǒng)中各種子功能的特性因子；形態(tài)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各功能的技術(shù)手段。例如，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品而言，它的各分功能（行為）為基本因素，而實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品各分功能的形態(tài)分析法技術(shù)手段為基本形態(tài)。對(duì)于任一產(chǎn)品的每一基本因素，均可用多種技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們被視為對(duì)應(yīng)的基本狀態(tài)。1

形態(tài)分析法的基本原理形態(tài)分析法是將研究對(duì)象視為一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)分析方法將其分解為相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能稱為基本因素，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)功能的技術(shù)手段稱為基本形態(tài)，通過(guò)排列與組合方法可以得到多種可行解，經(jīng)過(guò)篩選可從中確定系統(tǒng)的最佳方案。形態(tài)分析法的基本原理若系統(tǒng)分解后的基本因素為A、B、C、D、…，而對(duì)應(yīng)的基本形態(tài)分別為A1、A2、A3、…，B1、B2、B3、…，C1、C2、C3、…，D1、D2、D3、…，則可寫(xiě)成表30-1所示矩陣。因此，從每個(gè)基本因素中選出一個(gè)基本形態(tài)就可以組合成為不同的系統(tǒng)方案。表30-1

系統(tǒng)的形態(tài)學(xué)矩陣基本因素基本形態(tài)AA1A2A3A4A5BB1B2B3CC1C2C3DD1D2D3D4形態(tài)分析法的基本原理形態(tài)分析法具有如下特點(diǎn)：（1）所得方案只要能將全部因素及各因素的所有可能形態(tài)都排列出來(lái)，則是無(wú)所不包的；（2）具有程式化性質(zhì)，主要依靠人們認(rèn)真、細(xì)致、嚴(yán)密的工作，而不是依靠人們的直覺(jué)、美感或想象，易于操作；（3）其創(chuàng)新點(diǎn)在于如何進(jìn)行系統(tǒng)的分解，使之不同于已有的，還在于對(duì)基本形態(tài)的創(chuàng)新構(gòu)思。

由于形態(tài)分析法采用系統(tǒng)化方式構(gòu)思和程序化方式解題，因而只要運(yùn)用得當(dāng)，就可以產(chǎn)生大量的設(shè)想，能夠使發(fā)明創(chuàng)造過(guò)程中的各種構(gòu)思方案比較直觀地顯示出來(lái)。例1火箭研制工作中，其各主要組成要素及其可能具有的形態(tài)，可用表3-3表示為形態(tài)學(xué)矩陣。從火箭研制的形態(tài)學(xué)矩陣可以看出，其可能的方案數(shù)為4x4x3x3x2x2=576種，包括了幾乎所有可能的方案。表30-2

火箭研制的形態(tài)學(xué)矩陣火箭的組成要素各組成要素可能具有的形態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的媒介物真空大氣水油推進(jìn)燃料的工作方式靜止移動(dòng)振動(dòng)回轉(zhuǎn)燃料的物理狀態(tài)氣體液體固體推進(jìn)動(dòng)力裝置的類型內(nèi)藏外置免設(shè)點(diǎn)火的類型自點(diǎn)火外點(diǎn)火做功的連續(xù)性斷續(xù)連續(xù)例2挖掘機(jī)的方案設(shè)計(jì)（1）挖掘機(jī)的因素分析：挖掘機(jī)具備的因素有動(dòng)力、移動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)、移動(dòng)、挖掘動(dòng)力傳遞、挖掘五個(gè)因素；（2）形態(tài)分析見(jiàn)表30-3.表30-3

挖掘機(jī)形態(tài)分析功能因素形態(tài)（技術(shù)措施）動(dòng)力電動(dòng)機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)蒸汽透平液壓機(jī)氣馬達(dá)移動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)螺桿傳動(dòng)帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)液力耦合器移動(dòng)軌道及車輪輪胎腰帶氣動(dòng)挖掘動(dòng)力傳動(dòng)拉桿繩傳動(dòng)氣缸傳動(dòng)液壓傳動(dòng)挖掘挖斗抓斗鉗式斗（3）可以看到，根據(jù)排列組合知識(shí)，以上技術(shù)措施可組合出6x5x4x4x3=1440種方案。以上通過(guò)對(duì)各個(gè)功能因素的可實(shí)現(xiàn)技術(shù)措施進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)“電動(dòng)機(jī)+液力耦合器+履帶+液壓缸傳動(dòng)+抓斗”和“氣馬達(dá)+液力耦合器+輪胎+液壓缸傳動(dòng)+抓斗”兩方案最為可行，目前，以上兩種方案是挖掘機(jī)最常采用的方案。例3在研究新型單缸洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案時(shí)可以作出如下分析：洗衣機(jī)必須具有盛裝衣物、分離污物、控制洗滌三個(gè)功能因素。三個(gè)功能因素中“分離污物”是最關(guān)鍵的功能因素，在考慮如何將污物從衣服上“分離”時(shí)，應(yīng)從各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域去深入思考，采用可能應(yīng)用的一切技術(shù)措施，包括現(xiàn)有的和先進(jìn)的，甚至?xí)簳r(shí)沒(méi)有但有可能通過(guò)努力而實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)上述分析可得表30-5所示洗衣機(jī)方案設(shè)計(jì)形態(tài)學(xué)矩陣。根據(jù)上表進(jìn)行組合，可得4x4x3=48種方案，其中：A1+B1+C1是最原始的洗衣機(jī)：A1+B1+C1是目前市場(chǎng)銷售的普通型單缸洗衣機(jī)：A2+B2+C1是一種簡(jiǎn)單的熱脹增壓式洗衣機(jī)，其工作原理是用熱水加洗滌劑，用手搖的方式使洗滌桶旋轉(zhuǎn)增壓，達(dá)到分離衣物上污物的目的；A1+B2+C2是一種新型的，用電磁震蕩除去衣物上污物的洗衣機(jī)；A1+B1+C2是一種應(yīng)用超聲波除去衣物上的污物的洗衣機(jī)。表30-4

洗衣機(jī)方案設(shè)計(jì)的形態(tài)學(xué)矩陣功能因素功能解（形態(tài)）盛裝衣物鋁桶塑料桶玻璃鋼桶陶瓷桶分離污物機(jī)械摩擦電磁振蕩熱脹超聲波控制洗滌人工控制機(jī)械定時(shí)電腦控制2

形態(tài)分析法的基本步驟形態(tài)分析法的基本要求：一是尋求所有可能的解決方案；二是盡可能具有創(chuàng)新性。形態(tài)分析法的基本步驟如下：（1）明確研究對(duì)象。對(duì)于研究對(duì)象的性能要求、使用可靠性、成本、壽命、外觀、尺寸、產(chǎn)量等必須逐步加以明確。這是尋找方案的出發(fā)點(diǎn)。（2）組成因素分析。確定研究對(duì)象的各種主要因素（如各個(gè)部件、成分、過(guò)程、狀態(tài)等），要求列出研究對(duì)象的全部組成因素和劃分，且各因素和劃分在邏輯上應(yīng)該是彼此獨(dú)立的。組成因素的分析過(guò)程也包括著創(chuàng)新思維的過(guò)程，不同的人對(duì)組成因素及劃分的理解可以是不同的。形態(tài)分析法的基本步驟（3）形態(tài)分析。依據(jù)研究對(duì)象和各因素提出的功能及性能要求，詳細(xì)地列出能滿足要求的各種方法和手段（統(tǒng)稱為形態(tài)），并繪制出相應(yīng)的形態(tài)學(xué)矩陣。確定可能存在的、新穎的形態(tài)，其中就蘊(yùn)含著創(chuàng)新。（4）形態(tài)組合。按形態(tài)學(xué)矩陣進(jìn)行形態(tài)的排列組合，獲得全部的組合方案。（5）評(píng)選出綜合性能最優(yōu)的組合方案。按照研究對(duì)象的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用合適的評(píng)價(jià)方法，評(píng)選出綜合性能最優(yōu)的組合方案。需指出，任何組合方案都不可能面面俱到地最優(yōu)，而只能是綜合性能的最優(yōu)。四、仿生創(chuàng)新法研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征、并以此為工程技術(shù)提供新的設(shè)計(jì)思想、工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成的科學(xué),稱為仿生學(xué)（bionics）。1、機(jī)械仿生：研究動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，模仿動(dòng)物的地面走、跑、地下的行進(jìn)、墻面上的行進(jìn)、空中的飛、水中的游等運(yùn)動(dòng)；運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)方法研制模仿各種生物的運(yùn)動(dòng)裝置。仿生學(xué)的研究?jī)?nèi)容主要有：2、力學(xué)仿生：研究并模仿生物體總體結(jié)構(gòu)與精細(xì)結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)性質(zhì)，以及生物體各組成部分在體內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)和生物體在環(huán)境中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。