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1、大学生专利设计与实践 0400007 跨学科领域 1学分 18学时,QQ群号：214826165 课件共享网盘地址：http:/ 工程视频,课程工程视频清单,1、 迪拜神奇世界岛2、 希思罗机场3、 迪拜帆船酒店4、 巴林世贸中心5、 大型强子对撞机6、 南极研究站7、 再造胡佛水坝8、 北京国家体育馆9、 北京水立方10、 中国终极港口,第五讲 解决课题的措施,发明课题基本理论1 发明课题水平及课题矛盾；2 课题模式；3 物场分析4 解决课题的措施 40个发明原理（3） 阿奇舒勒矛盾矩阵 发明问题标准解法 发明程序大纲 （3）,4 解决课题的措施,4.1 创造的工具(40个)4.2 措施的有
2、效性4.3 措施形成体系4.4 措施的水平,4.1 创造工具 40个发明原理,将过去所学的技法在此归纳整理TRIZ在研究了250万份世界高水平专利后，总结出发明背后的共性发明原则。,1 分割,1) 将事物分成独立的部分。例：个人计算机大型计算机 卡车拖车大卡车 烽火传递信息一次性传递(分割传递距离)2) 使物体成为可拆卸和组装的。例：组合式家具 快速拆卸接头3) 增加物体的分割程度。例：百叶窗帘整幅窗帘 将货船分成同型的船舱；火车车箱；,TRIZ 故事：通红的玻璃板,课题：玻璃大批量生产线上，对玻璃进行加热后再加工，加工完成后玻璃处于通红状态，需将其送到指定位置并冷却下来。矛盾：高温玻璃处于柔
3、软状态，为保证传送时玻璃的平整，需要很细的滚轴直径，以减少玻璃悬空面积。答案：需要一个平面传输锡的熔点低而沸点高，正合适通红的玻璃板的冷却温度区间，熔化的锡在重力作用下可呈现一个绝对平面。,2 抽取,1) 将物体的负面部分或特性抽取出来；如：分体式空调将嘈杂的压缩机放在室外室外机2) 只从物体中抽出必要的部分。如：三个火枪手中的普托斯在裁缝店定制新衣，不允许裁缝接触他的身体，僵持之中，剧作家莫里哀将普托斯大倒镜子前，让裁缝对着镜子里的人量尺寸。莫里哀利用抽取人影的方法，有效化解了矛盾。,3 局部质量,1) 从物体或外界环境(外界作用)的同类结构过渡到异类结构。如：用温度、密度、压力的梯度场代替
4、均匀场2) 使物体不同部分执行不同功能。如：带橡皮擦的铅笔，带试电笔的螺丝刀3) 使物体的每一个部分处于最适于它运行的状态。如：如快餐饭盒中设置不同的间隔区分别存放热、冷食物和汤,TRIZ 故事: 过滤器上的小孔,问题：工厂订单要生产直径为1米高2米的玻璃过滤器，过滤器要做出分布均匀的成千上万个直径0.5mm小孔；用什么来做出这些孔呢？矛盾：用高温铁针来扎这些孔？反过来作如何？答案,4 非对称,1) 用非对称型式代替对称型式例：非对称容器或对称容器中的非对称搅拌叶片可以提高混合效果（水泥搅拌车）2) 如果对象已经非对称，则增加其非对称程度。例：防撞汽车轮胎有一面增强的侧缘，这是为了更好地抵抗在
5、人行道边石上的撞击。,TRIZ故事：气罐报警,问题：家用煤气罐通常用金属罐，快用尽时，主人需要灌气，如何知道罐里剩了多少空气？方法：测量压力？不行，只要罐里还有一滴液化气，压力就会一样，称量呢？太麻烦理想方案：利用非对称措施：将气罐下层做成一个斜面，安装上一个重物，有气时罐可直立，气快用尽时，重物会使罐体歪向一侧报警，表明剩下的气很少,5 合并,合并空间上的同类或相邻的物体或操作例如：网络计算机的并行处理合并时间上的同类或相邻物体或操作例如：同时分析多项血液指标的医疗诊断仪器冷热水龙头代替冷热两个龙头，调温通过混水阀转动完成,TRIZ故事： 玻璃磨角,回忆：既厚又薄将物理矛盾从时间上分开问题：
6、工厂订单需生产大量的1毫米厚地椭圆形玻璃板，先加工成矩形，再将四角磨成弧形，由于玻璃板很薄出现很多碎片，怎么办？思考：矛盾：磨厚玻璃不容易碎，但需要生产薄玻璃？将多层玻璃叠放在一起，并事先在每层上洒点水增强粘贴力，其强度远大于单层玻璃，改善了玻璃可加工性,6 通用性,使得物体或物体的一部分实现多种功能，以代替其它部分功能。例：内部装有牙膏的牙刷柄 飞机坐垫同时作为大海中失事的漂浮物TRIZ故事一位船长利用土作为船上的压舱物（一般采用水或砂子），在土中种上棕榈树，长成后其树干可以用作船的桅杆。,7 嵌套,1) 将第1物体嵌入第2个物体内，而第2个物体嵌入第3个物体内例：一组微波餐具，一组量杯，俄
7、罗斯套娃2) 让物体穿过另一个物体的空腔。例：伸展天线、伸缩变焦镜头3）分步完成一个功能：例：收音机及电视机的询台方式，利用先粗调、再微调TRIZ故事：火星车问题,8 配重或反重量（anti-weight）,1) 将一个物体与另一个能产生升力的物体组合，以补偿（或抵消）其重量例：在一捆圆木中加入泡沫材料，使之更好地漂浮2)通过 与环境相互作用(利用气动力与液压力)以补偿（或抵消）物体重量例：飞机翼型可减小机翼上面空气的密度，增加下面空气密度，从而产生升力,TRIZ 故事,飞机紧急降落之后事件：一架巨型运输机在起飞后出现故障，紧急迫将在距离机场200公里处，必须将飞机送往工厂维修，飞机的重量使运
8、输成为难题。工程师：没有跑道，只能采用吊车吊运，哪有那么大的吊车？TRIZ先生：的确需要将飞机吊起并用车子运走，方法是将气袋固定在机翼下面，然后充气将飞机顶至足够高度，将平板车开到飞机下面拖走飞机！,9 预先反作用,预先施加反作用例：在溶液中事先加入缓冲剂来防止高pH值带来的危害如果物体将处于拉伸状态，则预先施加压力例：浇注混凝土之前对钢筋进行预压处理预应力钢筋混凝土TRIZ故事：暴风雨中的挖泥船，管道不必浮于水面而是沉入海底，暴风雨的影响将被消除。,10 预先作用提前来做,事先完成全部或部分地动作或功能例：不干胶纸，邮票、卷状食品保鲜袋等，事先在2个保鲜袋间切口，保留部分连接，使用时可轻易拉
9、断相连部分在方便的位置预先安置物体，使其在第一时间发挥作用例：停车位的咪表TRIZ故事：偷油贼,提前来做,11 预先应急措施,针对物体相对较低的可靠性，预先准备好相应的应急措施例：消防措施消防栓、室内消防系统包括灭火罐等故事：据说一位俄沙皇因害怕敌人投毒害他，每天服用少量毒药培养抗体，后来他想服毒自杀，居然未果伐木前的措施：“预先”浸上能“治愈”缩小裂缝的物质在锯断树枝前，环绕着这树枝割一圈圆环。树感觉到“有病”，就向这地方送来营养物质和治疗物质，这样，在这树枝被锯去前这些物质就积聚起来了。于是，就促进了在树枝锯去后锯口迅速地愈合。,TRIZ 故事,事件：北方冬天，房子上的排水槽和排水管里会形
10、成长达数米的冰柱，当春天融化时，冰柱掉下来砸坏排水管的弯头；偶尔，房梁上的冰柱掉落还会砸伤行人TRIZ先生预先应急措施：冬天来临之前。在排水管里穿进一个绳子，冰柱中的绳子可有效防止冰柱滑落，保证其逐渐消融。,12 等势原则（equipotentiality）,在势能场中，避免物体位置的改变例：电子线路设计中，避免电势差大的线路相邻三峡大坝的过水船闸连通管的例子,TRIZ故事：古塔是否在下沉,事件：城市市中心的一座古塔，似乎逐渐在下沉。文物保护协会需要测量其沉降情况，第一步是选择一个高度不变的水平基准，并在塔上可以看到这个基准以便比较。最后选定了一个离古塔1500英尺以外的一个公园墙壁，古塔与该
11、墙之间被高层建筑物挡住视线，无法直接测量。TRIZ先生：初中物理联通管用两个玻璃管，一个装在塔上，另一个装载腔上，中间用软管连接，然后灌入液体，两只玻璃管中的液体应当保持同样高度（两边用刻度标识），如果古塔下沉，以墙为参考系，下次测量时，古塔玻璃管液位将高于原刻度。,13 逆向思维反过来作,1)不实现课题条件所要求的作用，而实现相反的作用（颠倒解决问题的办法）。例：为了松开粘结在一起的部件，不是加热外部件，而是冷却内部件例：愚公不需移山，而是住到山外去。2)使物体的活动部分变为固定的，让固定的变为活动的例：旋转部件而不是旋转工具例：健身跑步机、练习泳道3)将物体“脚朝上”，翻转物体。例：将杯子
12、倒置，以便从下面喷水清洗,TRIZ 故事：巧克力糖果,同事的女孩过生日，一位客人带来一大盒酒瓶状的巧克力糖果，有人一边吃着一边好奇：“这种巧克力果只是如何装进去的？”“先做好巧克力瓶，再往里面灌果汁，最后封口”果汁要非常稠，否则影响成型，但稠的果汁不好灌入巧克力瓶，加热后果汁变稀但会熔化巧克力不好办反过来做：先有冰冻成型的果汁，再放入巧克力中，果汁在常温下恢复液体！,14 曲面化,1) 将直线、平面、立方体等分别过渡到曲线、曲面及球面。在建筑中采用拱形或圆屋顶来增加强度2) 利用滚筒、球体、螺旋状等结构。例：圆珠笔的球状笔尖使书写流利，且提高了寿命3) 从直线运动过渡到旋转运动，利用离心力。例
13、：用洗衣机甩干衣物，代替原来拧干的办法,TRIZ 故事：莫比乌丝环,哲人格里尔手里拿着一张纸，对同伴说：“这是一个平面，它有2个面，你能设法将2个面变成1个面吗？”同伴：“这是不可能的”格里尔：“如果将纸条的一端旋转180度，再将纸对接起来，会怎样？”同伴：“我懂了，现在不是分开的两个面，而是一个连续的面了！”以德国数学家命名的“莫比乌丝环”专利：砂带机、录音机、皮带过滤器等,曲线化、曲面化,15 动态化,原理1)使物体或环境自动调节，以使每个动作阶段性能均达到最佳。例：汽车的可调节方向盘2)把物体分成几个部分，各部分之间相对位置可变。例：折叠椅、电脑笔记本3)将不动的物体改变为可动的，或具有
14、自适应性。例:医疗检查中用到的柔性状结肠镜TRIZ故事：神奇的不倒翁原型，重心固定（重物固定）带滑道的重物，重心会不断移动变化（移动）将重物分成都可滑动的两个部分，除上述功能外，晃动频率不断变化（加强动态化）两个部分的重量可以改变呢？花样应该更多！,16 少做或多做,原理：如果用现有的方法，很难做到100，那么就应当完成“略少一点”或“略多一点”，这时课题可能变得容易。少做一点举例：大直径钢管的切割回忆：用钢板卷焊大直径钢管，先将带状钢板进行切割，但是不能完全切断以保证弯卷焊接过程中足够的连接强度，在后续切割中，只切断连接的部分即可。多做一点举例：喷涂圆筒形塑料制品对圆筒形塑料制品表面喷涂颜料
15、，喷雾器全力工作则喷涂颜料过厚，用最小的力工作则降低生产率和着色不均匀。改为将圆筒制品在颜料筒里蘸一下再旋转，用离心力把多余的颜料甩掉，调节转速可以控制涂料厚度，这种方法可供多个圆筒可同时进行。,17 一维变多维,1)将物体从一维变到二维或三维空间。例：螺旋楼梯可以减少所占用的面积2)用多层结构代替单层结构。例：多碟机可增加音乐时间3)使物体倾斜或侧着放置。例：自动装卸车4)使用给定表面的另一面。例：印制电路板（）经常采用两面都焊接电子元器件的结构，比单面焊接省面积。,TRIZ故事：变身三轮车,美国一家大学的工业设计师发明“变身自行车”当骑车者加速时，个后轮会靠得越来越近，而减速或停车时，个后
16、轮分开站稳。其它例子:专利：在水中保存越冬圆木的方法，这个方法是将圆木安放在停排场的水域中。其特征是，为增加停排场水域的单位面积容量和减少木材受冻部分，将圆木扎成捆，其捆的宽与高在横断面上超过圆木的长度，然后将其垂直放置.故事：借助熟知的图形拼出地图（不熟知的图形）；故事：用装水的方法做复杂容器的体积计算。,18 机械振动利用内力,1) 使物体发生机械振动。如：电动剃须刀。2) 如果已经在振动，就增加它的频率(直到超声波)。如：振动送料器。3) 利用共振频率。如：利用超声波共振来粉碎结石。4) 用压电振子代替机械振子。如：石英晶体振荡驱动高精度的钟表。5)与电磁场和超声波振荡耦合。如：在高频炉里混合合金。举例:无锯末锯木法。其特征是，为了减少工具切入木材的力，用脉冲频率接近于被锯木材固有振动频率的工具进行锯木.,
