创新设计第二章2

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1、机机 械械 创创 新新 设设 计计武汉理工大学物流工程学院物流自动化系第 二 章 创造性思维与方法第二章 创造性思维与方法机械创新设计创造性的理论基础创造性的理论基础创造性的理论基础 突变论突变论 突变论突变论是研究客观世界是研究客观世界非连续性突然变化非连续性突然变化现象的现象的一门新兴学科，自上世纪一门新兴学科，自上世纪7070年代创立以来，十数年间获年代创立以来，十数年间获得迅速发展和广泛应用，引起了科学界的重视。得迅速发展和广泛应用，引起了科学界的重视。 “突变突变”一词，法文原意是一词，法文原意是“灾变灾变”，是强调，是强调变变化过程的间断化过程的间断或或突然转换突然转换的意思。的意

2、思。 突变论突变论的主要特点是用形象而精确的数学模型来的主要特点是用形象而精确的数学模型来描述和预测事物的连续性中断的质变过程。描述和预测事物的连续性中断的质变过程。 突变论突变论与耗散结构论、协同论一起，在有序与无与耗散结构论、协同论一起，在有序与无序的转化机制上，把系统的形成、结构和发展联系起来，序的转化机制上，把系统的形成、结构和发展联系起来，成为推动系统科学发展的重要学科之一。成为推动系统科学发展的重要学科之一。第二章 创造性思维与方法机械创新设计创造性的理论基础创造性的理论基础创造性的理论基础 突变论突变论 在自然界和人类社会活动中，除了渐变的在自然界和人类社会活动中，除了渐变的和连

3、续光滑的变化现象外，还存在着大量的和连续光滑的变化现象外，还存在着大量的突突然变化然变化和和跃迁现象跃迁现象，如水的沸腾、岩石的破裂、，如水的沸腾、岩石的破裂、桥梁的崩塌、地震、细胞的分裂、生物的变异、桥梁的崩塌、地震、细胞的分裂、生物的变异、人的休克、情绪的波动、战争、市场变化、经人的休克、情绪的波动、战争、市场变化、经济危机等等。济危机等等。第二章 创造性思维与方法机械创新设计创造性的理论基础在日常生活中在日常生活中, ,常常可以听到这样的成语常常可以听到这样的成语: :千虑一得千虑一得, ,一朝分娩一朝分娩, ,厚积薄发厚积薄发, ,滴水穿石滴水穿石; ;茅塞顿开茅塞顿开, ,急中生智急

4、中生智, ,乐极生悲乐极生悲, ,异军突起异军突起, ,药到病除药到病除; ;天有不测风云天有不测风云, ,人有旦夕祸福人有旦夕祸福; ;等等。等等。这些话虽然用于不同的情况这些话虽然用于不同的情况, ,但它们隐含了一个但它们隐含了一个共同的现象共同的现象, ,即即从一种状况突然变化到另一种状况从一种状况突然变化到另一种状况, ,这就是这就是突变突变。突变突变是自然界一种客观存在的普遍现象。是自然界一种客观存在的普遍现象。突变突变有两种情况有两种情况: : 孕育性突变孕育性突变与与瞬时性突变瞬时性突变。 突变论突变论的的研究内容研究内容简单地说，是研究从简单地说，是研究从一种稳定组态跃迁一种稳

5、定组态跃迁到另一种稳定组态到另一种稳定组态的现象和规律。的现象和规律。第二章 创造性思维与方法机械创新设计 为什么说突变论是创造性的理论基础为什么说突变论是创造性的理论基础? ? 因为因为突变突变是原有极限的突破是原有极限的突破, ,新生事物的产新生事物的产生所必须的。生所必须的。 思维过程中思维过程中突变突变的结果就是的结果就是创造创造的开始。的开始。 人类的创造与创新在于认识这一突变的规律人类的创造与创新在于认识这一突变的规律, ,主动主动地发现与运用地发现与运用突变突变是人类无限发展的是人类无限发展的关键关键。创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计突变创造的原理突变创造的原

6、理压力原理压力原理 人的智力只有在各种主客观要素的强大人的智力只有在各种主客观要素的强大压力压力场内场内, ,才能真正才能真正释放出全部能量。释放出全部能量。 经济压力经济压力: :穷则思变。穷则思变。 穷就是一种穷就是一种压力压力, ,富产生惰性。富产生惰性。 压力压力是驱散惰性是驱散惰性, ,激发强烈的事业心激发强烈的事业心, ,求知欲和探求精神的求知欲和探求精神的最有效的杠杆。最有效的杠杆。创造性的理论基础 自然压力自然压力: : 自然自然压力压力迫使人们为生存迫使人们为生存, ,为扩大自己活动的范围为扩大自己活动的范围, ,积极地积极地改造自然改造自然, ,这是激发创造的重要因素。这是

7、激发创造的重要因素。第二章 创造性思维与方法机械创新设计 社会压力社会压力: : 整个社会的制度整个社会的制度、体制、政策、法律都是建立在充分发挥、体制、政策、法律都是建立在充分发挥人的智力的基础上，造成每个人都有人的智力的基础上，造成每个人都有压力感的环境压力感的环境，通过，通过社会社会压力来提高专业水平和激发进取精神。压力来提高专业水平和激发进取精神。 自我压力自我压力: : 自己树立一个目标自己树立一个目标, ,以此鞭策自己并为此目标而进行努力。以此鞭策自己并为此目标而进行努力。 所谓所谓压力压力就是一种就是一种势能势能,而这种势能在一定条件下转变为而这种势能在一定条件下转变为动动能能。

8、动能具有双重性动能具有双重性, 压力得当能开发智力压力得当能开发智力, 反之压力可能转反之压力可能转化为压制智力的动能化为压制智力的动能。因此。因此, ,要正确把握压力的要正确把握压力的”度度”, , 使它成使它成为开发智力的强大为开发智力的强大动能动能。创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计轰击原理轰击原理 人的智力要用人的智力要用信息信息去触发去触发。 人只有在大量的高档的人只有在大量的高档的信息信息的触发作用下，的触发作用下，才能使自己的智力获得形成、发展和被开发利用才能使自己的智力获得形成、发展和被开发利用。因此，设法增加。因此，设法增加信息信息量，提高量，提高信息信息的

9、质量，加的质量，加速传递速度，如多看一些相关资料，参加各种学速传递速度，如多看一些相关资料，参加各种学术交流活动，这一切都是用术交流活动，这一切都是用信息信息轰击大脑的有效轰击大脑的有效方法。方法。创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计流动原理流动原理 世界上不存在任何绝对停滞不变的东西，一切都在世界上不存在任何绝对停滞不变的东西，一切都在运动，即流动。运动，即流动。由一种形式转化为另一种形式。由一种形式转化为另一种形式。 生命的本质在于生命的本质在于能量流动能量流动，能量流动停止，生命也，能量流动停止，生命也就结束。人只有在相对稳定和定向流动之中，才能充分就结束。人只有在相对稳

10、定和定向流动之中，才能充分发挥自己的智力。发挥自己的智力。 流动是自然和社会现象中重复出现的普遍现象。流动是自然和社会现象中重复出现的普遍现象。 流动有个流动有个方向渠道方向渠道问题，盲目的流动会破坏平衡，问题，盲目的流动会破坏平衡，因此必须按一定因此必须按一定原则原则流动。流动。创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计流动原理流动原理 流动原则流动原则： 按兴趣和爱好流动按兴趣和爱好流动：强烈的兴趣可以集中人的注意力，使人：强烈的兴趣可以集中人的注意力，使人深入到所钻研的问题中去。深入到所钻研的问题中去。 按受阻迁回方式流动按受阻迁回方式流动：人遇到某种阻力，可以象河水一样迂：人

11、遇到某种阻力，可以象河水一样迂回流动，到适合于自己智力的地方去。回流动，到适合于自己智力的地方去。 按学术发展方向流动按学术发展方向流动：顺应科学发展的潮流，如当今的节能：顺应科学发展的潮流，如当今的节能型社会。型社会。 按一定时期的战略需要流动按一定时期的战略需要流动: : 把个人的兴趣与国家的战略统把个人的兴趣与国家的战略统一起来，根据国家战略的要求调整，选择项目，要在相对自主的一起来，根据国家战略的要求调整，选择项目，要在相对自主的前提下，善于根据战略要求流动，才能真正体现出科学技术迅速前提下，善于根据战略要求流动，才能真正体现出科学技术迅速转化成生产力的强大作用。转化成生产力的强大作用

12、。创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计调节原理调节原理 创造应该有一个固定的创造应该有一个固定的目标目标，但也不能始，但也不能始终盯死在这一目标上，应根据创造者的实力，终盯死在这一目标上，应根据创造者的实力，社会环境以及种种条件的变化对原有的目标进社会环境以及种种条件的变化对原有的目标进行适当的行适当的动态调节动态调节。 选好创造目标是人尽其才的基础，如果选选好创造目标是人尽其才的基础，如果选择不当，纵有天赋也会受到压抑。更不要做力择不当，纵有天赋也会受到压抑。更不要做力不能及的事。不能及的事。创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计综合法则综合法则突变创造的法则突

13、变创造的法则 所有的创造方法都是根据基本法则实现的，有的是几个法所有的创造方法都是根据基本法则实现的，有的是几个法则的组合运用。所以研究基本法则是很重要的。则的组合运用。所以研究基本法则是很重要的。 综合综合不是将对象各个构成要素的不是将对象各个构成要素的简单相加简单相加，而是使综合后的，而是使综合后的整体作用常常会导致创造性的新发现。整体作用常常会导致创造性的新发现。 综合综合是在是在分析分析的基础上进行的，是一种科学思维方法。的基础上进行的，是一种科学思维方法。 工程技术工程技术综合综合是先把研究对象是先把研究对象分解分解为各个层次和各种因素，为各个层次和各种因素，并并分别分别加以研究，加

14、以研究，分析分析其本质，特性和优劣，不是简单的叠加，其本质，特性和优劣，不是简单的叠加，而是按其内在联系，合理地而是按其内在联系，合理地组合组合起来形成新的技术系统和结构。起来形成新的技术系统和结构。 在机械创新设计实践中，我们可以发现许多在机械创新设计实践中，我们可以发现许多综合综合创造的成果。创造的成果。 创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计创造性的理论基础美国一位未来学家曾经说过一个观点，美国一位未来学家曾经说过一个观点，“综合就是创造综合就是创造”。 在一次盛大的宴会上，中国人、俄国人、法国人、德国人、日本人、意大利人争相夸耀自己民族的文化传统，惟独美国人笑而不语。为了

15、使自己的表述更加生动形象，具有说服力，他们纷纷拿出富有民族特色、能体现本民族悠久历史和文化底蕴的实物酒，来彼此相敬。中国人拿出古色古香、做工精细的茅台酒，打开瓶塞，清香扑鼻，四座皆惊，一片赞叹之声。俄国人打开伏特加，法国人打开香槟，德国人打开威士忌，日本人打开清酒，意大利人打开葡萄酒，都各具特色，香气袭人。轮到美国人时，只见他拿来一只空杯，把各种酒兑在一起随之举杯相敬，笑嘻嘻地说道：“这叫鸡尾酒，它体现了美国人的精神综合就是创造综合就是创造。”例第二章 创造性思维与方法机械创新设计 同步带的出现，可以说是摩擦带传动与链传动的综合。同步带的出现，可以说是摩擦带传动与链传动的综合。 这种新型带传动

16、运动准确，传递功率较大。这种新型带传动运动准确，传递功率较大。 例创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计 普通的普通的X X光机光机和和计算机计算机，都无法对，都无法对人脑内病变作出诊断。将二者综合，人脑内病变作出诊断。将二者综合，设计出设计出CTCT扫描仪，使诊断难题出现新扫描仪，使诊断难题出现新的求解希望。人们应用新仪器获得了的求解希望。人们应用新仪器获得了许多前所未有的研究成果，促使医学许多前所未有的研究成果，促使医学有了长足的发展。有了长足的发展。CTCT扫描仪的创新设扫描仪的创新设计，是计，是2020世纪医学领域的一项重大创世纪医学领域的一项重大创新成果。新成果。 综合

17、创造具有以下综合创造具有以下基本特征基本特征： A.A.综合能发掘综合能发掘已有事物已有事物的潜力，并使的潜力，并使已有事物已有事物在综合过程中在综合过程中产生出新的价值；产生出新的价值； B.B.综合不是各构成要素进行简单的叠加或组合，而是通过创综合不是各构成要素进行简单的叠加或组合，而是通过创造性综合使综合体的性能发生质的飞跃；造性综合使综合体的性能发生质的飞跃； C.C.综合创造比起创造一种全新的事物来在技术上更具可行性综合创造比起创造一种全新的事物来在技术上更具可行性和可靠性和可靠性, ,是一种实用性的创造思路。是一种实用性的创造思路。例创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新

18、设计创造性的理论基础米格米格-25是苏联研制的高空高速截击歼击机。是苏联研制的高空高速截击歼击机。北约集团给予绰号为“狐”(Foxbat)。米格-25最初以美国的B-70超音速洲际轰炸机为主要作战对象，因而在设计上强调高空高速性能。该机曾打破多项飞行速度和飞行高度世界纪录。米格-25可在24000米高度上以M2.8的速度持续飞行，最大飞行速度达M3.0，是目前世界上闯过“热障”(M2.5)的仅有的两种飞机之一(另一种是美国的SR-71)。米格-25共打破和创造了8项飞行速度世界纪录、9项飞行高度世界记录和6项爬高时间世界记录。1973年初，美国空军部长罗伯特西曼斯曾称米格-25可能是当时“世界

19、上在生产中的最好的截击机”。但米格-25在当时对西方来说还是一个谜。例米格-25是近三倍音速的截击机，问世以来苏联十分保密，北约集团军方极为关注。直到1976年苏空军中尉别连科驾机叛逃日本北海道南端的函馆民用机场，米格-25之谜才被揭开。第二章 创造性思维与方法机械创新设计创造性的理论基础当时在别连科降落后，机场对商业航班关闭了 5 个多小时。美国情报人员像见血的蚊子一样立刻扑过来了！几天后被卸下机翼的 MiG-25 被装入一架 C-5 运输机，在十几架战机护航下（仅从别连科叛逃的下午到午夜，日本自卫队的战机紧急起飞 143 次之多去拦截靠近日本空域的苏联战机！）运至东京近郊的空军基地。在那里

20、它被大卸八块，日美联合检查了它的每一部分，MiG-25 的秘密被揭开了！ 此后，西方媒介在报道米格一25时，并未特别渲染该机如何先进，给人印象最深的，是说该机的“电子设备太笨重，大量使用的是过时的电子管”，“机体蒙皮破天荒使用了耐高温的不锈钢焊接结构”，“工艺粗糙”等等。 第二章 创造性思维与方法机械创新设计创造性的理论基础 米格25以其优越的性能而广受世界各国青睐，然而，众多飞机制造专家却惊奇地发现：米格25战斗机所使用的许多零部件与美国战机相比要落后得多，而其整体作战性能达到甚至超过了美国等其他国家同期生产的战斗机。权威分析指出，造成这种现象的原因是，米格公司在设计时从整体考虑整体考虑，对

21、各零部件进行了更为协调的综合设计更为协调的综合设计，使该机在升降、速度、应激反应等诸方面反超美机而成为当时世界一流。这一因综合协调而产生的意想不到的效果，被后人称之为“米格米格2525效应效应”。 米格25效应是指，事物的内部结构是否合理，对其整体功能的发挥关系很大。结构合理，会产生“整体大于部分之和整体大于部分之和”的功效；结构不合理，整体功能就会小于结构各部分功能相加之和，甚至出现负值。第二章 创造性思维与方法机械创新设计 将复杂系统将复杂系统离散离散为有限或无限单元，以求得总体的近似与最为有限或无限单元，以求得总体的近似与最优解答方法。优解答方法。 在自然科学、社会问题、工程技术中，许多

22、问题是用在自然科学、社会问题、工程技术中，许多问题是用离散离散方方法求解，因此可把它作为求解的一种基本思维力法。法求解，因此可把它作为求解的一种基本思维力法。 离散法则离散法则在创新设计过程中，提倡将事物打破并分解，而在创新设计过程中，提倡将事物打破并分解，而综综合法则合法则则提倡组合和聚集，因此，则提倡组合和聚集，因此，离散法则离散法则是与是与综合法则综合法则思路相思路相反的另一个创造原理。反的另一个创造原理。 基本特征：基本特征： 离散能冲破原有形态的限制，在离散中产生新的价值；离散能冲破原有形态的限制，在离散中产生新的价值； 离散与综合二者往往要相辅相成。离散与综合二者往往要相辅相成。离

23、散法则离散法则创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计创造性的理论基础组合机床，模块化机床，组合夹具。需组合机床，模块化机床，组合夹具。需先离散先离散再综合。再综合。 数学中微积分先数学中微积分先化整为零化整为零，然后积零为整来求解的；，然后积零为整来求解的； 力学中先把力学中先把力分为各坐标上的分力力分为各坐标上的分力，分力求和后，再合，分力求和后，再合成求出总力成求出总力例例也可分解整体，独立成产品。也可分解整体，独立成产品。 衣服可分为：衣体衣服可分为：衣体 马甲马甲 衣袖衣袖 袖套袖套 衣领衣领 假领假领第二章 创造性思维与方法机械创新设计还原法则还原法则定义：任何发明和革

24、新都有定义：任何发明和革新都有创造的起点创造的起点和和创造的原创造的原点点，创造的原点创造的原点是是唯一的唯一的，从理论上说，从理论上说创造的起点创造的起点有有无无穷多穷多个，但并非任何个，但并非任何创造起点创造起点都可作为都可作为创造的原点创造的原点。创造性的理论基础 洗衣机的洗衣机的创造起点创造起点：洗洗。 据此，只能得到捶打、挤压、摩擦、冲洗等方案。据此，只能得到捶打、挤压、摩擦、冲洗等方案。 洗衣机的洗衣机的创造原点创造原点：去污去污。 除以上机械搅水方式外，还可得到超声波式、真空式、除以上机械搅水方式外，还可得到超声波式、真空式、电磁式、臭氧式等原理和方案。电磁式、臭氧式等原理和方案

25、。例一般来说，创造的起点创造的起点较具体，思维受到局限；而创造的原点创造的原点较抽象，思维可以更发散。第二章 创造性思维与方法机械创新设计还原法则还原法则 研究已有事物的研究已有事物的创造起点创造起点，并深入到它的，并深入到它的创造原点创造原点，再从再从创造原点创造原点另辟门路，用新的思路，新的技术，重新另辟门路，用新的思路，新的技术，重新创造该事物或从创造该事物或从原点原点解决问题。解决问题。 换言之，在创造活动中，对所研究的问题，不是先换言之，在创造活动中，对所研究的问题，不是先研究解决问题的方法，而是研究解决问题的方法，而是先针对问题本身提出质疑先针对问题本身提出质疑，追本溯源追本溯源，

26、分析问题的本质，然后从本质出发，另辟蹊，分析问题的本质，然后从本质出发，另辟蹊径，寻找新的解决问题的方法。径，寻找新的解决问题的方法。创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计 还原法则还原法则操作方法：在进行开发操作方法：在进行开发性设计时，首先回到原点，即从产品性设计时，首先回到原点，即从产品的主要功能出发，再提出实现该功能的主要功能出发，再提出实现该功能的原理和方案，最后设计它的结构。的原理和方案，最后设计它的结构。创造性的理论基础 还原分析法还原分析法之所以有可能为创造开辟新路，是因为之所以有可能为创造开辟新路，是因为个人经验的不同与当时条件的局限，而使原有的问题存个人经验的

27、不同与当时条件的局限，而使原有的问题存在未被认识到的方面，随着技术的发展，认识的深化，在未被认识到的方面，随着技术的发展，认识的深化，在回头审查时，便会萌生新的创造契机。在回头审查时，便会萌生新的创造契机。 还原法则还原法则一般用于一般用于开发性设计开发性设计。原点原点起点起点第二章 创造性思维与方法机械创新设计例应用应用还原法则还原法则设计新型电风扇时，先回到其设计新型电风扇时，先回到其创造原点创造原点。 无论是台扇、吊扇、壁扇，其无论是台扇、吊扇、壁扇，其创造原点创造原点都是都是“使周围空气急使周围空气急速流动速流动” 。 薄板振动也可实现此功能，即用压电陶瓷夹持一金属板，通薄板振动也可实

28、现此功能，即用压电陶瓷夹持一金属板，通电后金属薄板振动，导致空气急速流动。按此思路设计的电风扇，电后金属薄板振动，导致空气急速流动。按此思路设计的电风扇，没有扇叶，面貌全新，称为没有扇叶，面貌全新，称为“无扇叶电风扇无扇叶电风扇”。与传统的风叶旋。与传统的风叶旋转式电风扇相比具有体积小、重量轻、耗电少和噪音低等优点。转式电风扇相比具有体积小、重量轻、耗电少和噪音低等优点。新型电风扇的设计新型电风扇的设计创造性的理论基础 还原创造还原创造的的本质本质是使思路回到事物的基本功能上去，因为从是使思路回到事物的基本功能上去，因为从创造原点创造原点出发，才不会受已有事物具体形态结构的束缚，能够从出发，才

29、不会受已有事物具体形态结构的束缚，能够从最基本的原理方面去思考标新立异的方案。最基本的原理方面去思考标新立异的方案。 所谓创造原点，简单地说，就是驱使人们返璞归真所谓创造原点，简单地说，就是驱使人们返璞归真，回到，回到创创造的最基本的出发点。造的最基本的出发点。第二章 创造性思维与方法机械创新设计例创造性的理论基础人们创造了“锚”，目的是用来停泊船只。锚的前身是碇，早期的碇是用绳索缚着石墩构成的，停船时把石墩放到水底，利用石头的重量来固定船只。把绳索连同石墩提起来，就可以开船。遇到风浪太大或水流太急的时候，石墩的重量不够，常常不能系住船只，人们就在石墩上绑上木爪，创造出木爪石碇，木爪可以扎入泥

30、沙之中，这样就加强了石墩的稳定性，固定船舶的力量相应增加了好几倍。以后，人们又发明出铁制的重达千钧的一端有两个或两个以上带倒钩的爪儿，即铁锚。锚重泊稳，这是极其浅显的道理。因而千百年来船舶的停泊装置都是紧密围绕着如何增加锚的重量，如何改变锚的形状，如何控制锚的抛落和起收进行“顺理成章”的设计和制造。这固然能够解决问题，但由此造就的锚在设计原理上却是“千佛一面”，锚的结构也大同小异。锚的创新设计第二章 创造性思维与方法机械创新设计创造性的理论基础当人们回到创造原点去创新设计后，锚的设计便开始有了新的突破。设计者从“能够将船舶稳定在海面的方法能够将船舶稳定在海面的方法”的创造原点出发，提出了各种新

31、奇的设想，如能自动高速旋入海底的螺旋锚；能瞬间射入海底，又能即刻反射出来的火箭锚；具有强大吸附力的吸盘锚；还有用局部冷却的方法稳定船舶的冷冻锚。冷冻锚冷冻锚是一块带冷却装置的铁板，由船上电缆供电，把铁板放到海底，通电1min，铁板就冻结在海底上。2的铁板，通电1min联接海底的力为N，10min后达到N，完全可以把巨轮拽住。起锚作业也很简单，向放热元件供电，只消一两分钟铁板就解冻。例锚的创新设计第二章 创造性思维与方法机械创新设计移植法则移植法则 以他山之石，攻己之玉，此方法把一个研究对象的以他山之石，攻己之玉，此方法把一个研究对象的慨念、原理和方法等运用于慨念、原理和方法等运用于其它其它研究

32、对象。研究对象。创造性的理论基础 移植法则就是在创造发明中，把某个事物的特性或移植法则就是在创造发明中，把某个事物的特性或优点优点转移转移，运用到另一个事物中，并引起该事物发生新，运用到另一个事物中，并引起该事物发生新的变化。的变化。第二章 创造性思维与方法机械创新设计例移植法则移植法则创造性的理论基础面包是由面粉经过发酵加工而成的，松软可口。于是有人把面包发酵的方法移植到塑料加工上，对塑料进行发酵处理，创造发明了泡沫塑料。蛋壳非常薄，但你想用单手捏破它却很困难，原因是蛋壳的外形结构能承受较大的力。建筑师用此原理设计了球形体育馆、拱桥等，既省材料，又美观、实用。虎鲸每小时能游到千米，这是因为它

33、具有流线形的体形。美国海军按照鲸的外形结构改进潜艇的船壳设计，结果制造出来的潜艇在水下的航速比原来一下子提高了，取得了比水面舰船更快的速度。第二章 创造性思维与方法机械创新设计 通过强化手段，提高质量，改善性能，增加寿命。通过强化手段，提高质量，改善性能，增加寿命。 为提高刀具的耐磨性，可采用电火花工艺强化刀具。为提高刀具的耐磨性，可采用电火花工艺强化刀具。 零件表面的喷丸处理。零件表面的喷丸处理。 压缩饼干、浓缩药丸、集成电路等等。压缩饼干、浓缩药丸、集成电路等等。 人的强化训练。人的强化训练。强化法则强化法则换元又称替换或代替换元又称替换或代替。如代用材料，代用零件，代用方法等。如代用材料

34、，代用零件，代用方法等。机械设计中经常使用该方法。如改进性设计。机械设计中经常使用该方法。如改进性设计。换元法则换元法则创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计 组合组合创新方法是按照一定的技术原理，通过将两个或多个功创新方法是按照一定的技术原理，通过将两个或多个功能能元素合并元素合并，从而形成一种具有新功能的新产品、新工艺、新材，从而形成一种具有新功能的新产品、新工艺、新材料的创新方法。料的创新方法。 由于形成由于形成组合组合的技术要素比较成熟，使得应用的技术要素比较成熟，使得应用组合法组合法从事创从事创新活动的一开始就站在了一个比较高的起点上，不需要花费较多新活动的一开始就站在

35、了一个比较高的起点上，不需要花费较多的时间、人力和物力去开发专门的新技术，不要求发明者对所应的时间、人力和物力去开发专门的新技术，不要求发明者对所应用的每一种技术要素都具有高深的专门知识，所以应用用的每一种技术要素都具有高深的专门知识，所以应用组合法组合法从从事创新活动的难度相对较低。事创新活动的难度相对较低。 美国的阿波罗登月宇宙飞船设计制造负责人直言不讳地讲过：美国的阿波罗登月宇宙飞船设计制造负责人直言不讳地讲过：阿波罗宇宙飞船的技术，其中没有一项是新的突破，都是现有技阿波罗宇宙飞船的技术，其中没有一项是新的突破，都是现有技术。问题的关键在于能否把它们精确无误地术。问题的关键在于能否把它们

36、精确无误地组合组合好，实行系统管好，实行系统管理。理。组合法则组合法则创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计 组合组合创造可慨括为四种类型：创造可慨括为四种类型： 主体附加主体附加：在原有的产品上增加新的：在原有的产品上增加新的附件附件； 异类组合异类组合：两种以上不同功能的产品的：两种以上不同功能的产品的组合组合; ; 同物组合同物组合：若干相同事物的：若干相同事物的组合组合； 重组重组：在产品的不同层次上分解原来的：在产品的不同层次上分解原来的组合组合，然后再以新的，然后再以新的意图重新意图重新组合组合起来。起来。例例例例自行车上加灯自行车上加灯、篓等物。、篓等物。双缸洗衣机

37、、录放机等。双缸洗衣机、录放机等。同类多件加工的机夹具、蒸笼等。同类多件加工的机夹具、蒸笼等。飞机上的螺旋桨飞机上的螺旋桨，最早是在尾端安装的最早是在尾端安装的，后来改在前端了。后来改在前端了。创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计在问题求解的过程中，由于某种原因使人们在问题求解的过程中，由于某种原因使人们习惯习惯向向某一个方向努力，但实际上问题的解却可能位于某一个方向努力，但实际上问题的解却可能位于相反的相反的方向方向，为达到目的可以将人们通常思考问题的思路，为达到目的可以将人们通常思考问题的思路反转反转过来，过来，背离背离常规解决问题的方法，来寻找解决问题的新常规解决问题的方

38、法，来寻找解决问题的新途径，新方法。途径，新方法。 逆反法则逆反法则创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计逆反法则逆反法则 圆珠笔发明以后曾风行一时，但不久就暴露出笔油泄露的毛病，虽几经圆珠笔发明以后曾风行一时，但不久就暴露出笔油泄露的毛病，虽几经改进，但这个问题始终没有得到解决。漏油的原因很简单，就是由于使用中改进，但这个问题始终没有得到解决。漏油的原因很简单，就是由于使用中笔芯中的笔芯中的笔珠磨损笔珠磨损造成间隙过大引起泄露，人们试验用各种不同材料以造成间隙过大引起泄露，人们试验用各种不同材料以提高提高其耐磨性其耐磨性，甚至使用宝石等贵重材料制作笔珠，但是容纳笔珠的笔珠槽的磨

39、，甚至使用宝石等贵重材料制作笔珠，但是容纳笔珠的笔珠槽的磨损仍会引起泄露。损仍会引起泄露。 一个日本人运用一个日本人运用逆向思维逆向思维成功地解决了这个问题。他发现圆珠笔不是一成功地解决了这个问题。他发现圆珠笔不是一开始使用就有漏油的现象，而是通常在书写两万多字以后才由于磨损引起泄开始使用就有漏油的现象，而是通常在书写两万多字以后才由于磨损引起泄露的，他没有像其他人那样设法提高笔珠的使用寿命，而是向相反的方向寻露的，他没有像其他人那样设法提高笔珠的使用寿命，而是向相反的方向寻求问题的解，他创造性得提出，如果控制圆珠笔芯中油墨的量，使得所装油求问题的解，他创造性得提出，如果控制圆珠笔芯中油墨的量

40、，使得所装油墨只能书写大约一万五千字左右，当漏油的问题还没有出现时笔芯就已被丢墨只能书写大约一万五千字左右，当漏油的问题还没有出现时笔芯就已被丢弃了。弃了。 经过试验，效果良好，这个困扰人们多年的问题就这样巧妙地解决了。经过试验，效果良好，这个困扰人们多年的问题就这样巧妙地解决了。例创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计逆反法则包括三种类型的构思方法：逆反法则包括三种类型的构思方法： 反转型逆向构思反转型逆向构思 转换型逆向构思转换型逆向构思 缺点逆用构思缺点逆用构思创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计 反转型逆向构思：反转型逆向构思：这种方法是指从这种方法是指从

41、已有事物已有事物的的相反方向相反方向通通过过逆向思维逆向思维，来引导发明构思的思路。，来引导发明构思的思路。 此法有三种途径：此法有三种途径： 功能性反转：功能性反转：即是从即是从相反的方向相反的方向或或相反途径相反途径对事物对事物功能及其功能及其运用运用进行思考的方法。进行思考的方法。创造性的理论基础日本索尼公司董事长盛田昭夫非常精于用反思逆行思维去思考问题，他往往能抓住身边的每一次机会，都能产生较好的思维成果。一次，盛田昭夫去理发店理发，当他通过座位对面的镜子看电视时，觉得因为镜子的反射作用，出现在镜面上的电视画面与电视中播放的画面是反的，看起来很不习惯。在别的人看来，实属正常，不会见怪。

42、然而，这却诱发了盛田昭夫的反思逆行思维。他想：如果能生产一种显像反映非正面的电视机，这种在镜子反射作用下，人们对着镜子看电视，不就成正的了吗?看镜子里的电视画面不会产生不习惯。回公司后，他立即召集技术开发人员，把这个想法告诉他们，让他们去研究。没有多久，一种新的显映反画面的电视机上市了。这种电视机不仅可供理发店的顾客观看电视，而且还有其他种种用途。如乒乓球训练中，一个习惯于右手握拍的运动员，要分析研究长于左手握拍的运动员的球艺，或者一个习惯左手握拍的运动员，要借鉴右手握拍运动员的技术，就可以用这种电视机放录像认真地加以比较研究了。例第二章 创造性思维与方法机械创新设计 结构性反转：结构性反转：

43、从已有事物的从已有事物的相反结构相反结构形式去形式去设想新的解决问题的思路。设想新的解决问题的思路。 夏普公司生产的一种煎鱼锅，在使用中发现，在鱼被加热的过程中，由于鱼体内的油滴到下面，产生了大量的烟雾。公司改用多种加热装置仍不能解决冒烟的问题。他们重新检查原有的设计思路，提出一个根本性的技术问题：为什么一定要把热源放到鱼的下方呢？ 如果改变热源与鱼的相对位置关系，使下滴的鱼油不接触热源，也就不会产生烟雾。根据新的设计思路，他们将热源放到煎鱼锅的盖子上，采用上加热方式设计出一种新型的无烟煎鱼锅。例有一位高尔夫球爱好者因为家中没有可供练习用的草坪，他只好买来长毛地毯代替草坪进行练习。但是地毯的尺

44、寸太小，仍不能满足练习要求。他想，无论使用草坪还是使用长毛地毯，都是希望用来对球实施缓冲和增大摩擦力，如果将这种功能实施过程反过来，使长毛长在球上，而不是长在地上，是否可以起到同样的作用呢？根据这种思路，他发明了训练用长毛高尔夫球，经使用证明在普通地面上使用可获得与草坪上相似的效果，受到了市场的欢迎。例创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计 因果关系反转：因果关系反转：将事物的因果关系颠倒一将事物的因果关系颠倒一下，会产生什么结果呢下，会产生什么结果呢? ? 这即是这即是因果关系反转因果关系反转这一方法的思维方式。这一方法的思维方式。 发电机与电动机，两者的结构原理是等价的，只不

45、过互换了发电机与电动机，两者的结构原理是等价的，只不过互换了因果关系。电动机出现后，法拉第认为电现象与磁现象之间的关因果关系。电动机出现后，法拉第认为电现象与磁现象之间的关系是辨证关系，既然电能产生磁，那么磁也能产生电。他即开始系是辨证关系，既然电能产生磁，那么磁也能产生电。他即开始寻找磁的电效应，经过长达寻找磁的电效应，经过长达1010年的试验，终于发现了变化的磁场年的试验，终于发现了变化的磁场所引起的电磁感应现象。从而奠定了发电机的基本工作原理。所引起的电磁感应现象。从而奠定了发电机的基本工作原理。 爱迪生发明的留声机，也是对声音能引起振动现象中的原因爱迪生发明的留声机，也是对声音能引起振

46、动现象中的原因和结果的颠倒应用。和结果的颠倒应用。例例创造性的理论基础第二章 创造性思维与方法机械创新设计美国一位律师在工作中看到复印文件需要花费大量的人力劳动，萌生了发明复印机的设想，但多次试验均遭失败。他冷静地思考失败的原因，并通过查阅大量专利文献发现以前所有关于复印机的研究都只是试图通过化学方化学方法法实现复印，于是他改变研究方向改变研究方向，探索用物理效应物理效应实现复印功能，最后应用光电效应光电效应发明了现在广泛使用的静电复印机。 转换型逆向构思：转换型逆向构思：当某种技术目标从一个主攻方向上屡攻当某种技术目标从一个主攻方向上屡攻不破时，放弃不破时，放弃习惯性思维习惯性思维，把问题的

47、重点从一个方面，把问题的重点从一个方面转向转向另一另一个方面，往往会打开一条新的思路。个方面，往往会打开一条新的思路。例创造性的理论基础有一场奇特的骑马比赛，不是比快，而是比慢，谁的马慢，谁就是胜利者，于是，参赛的两匹马慢得几乎停止不前，眼看天要黑了，比赛仍没有结果，大家都很着急。这时，有人想出了一个办法。“他让两个骑手换骑对方的马，只有让对方的马快些，自己的马才相对地慢，这样，比慢变成了比快，比赛就能很快结束。例第二章 创造性思维与方法机械创新设计 金属易受腐蚀是它的缺点，但是有人根据金属的腐蚀原理发明了蚀刻和电化学加工方法。 机械结构的不平衡会引起转动时的振动，利用这一现象，有人发明了用于在建筑施工中的振动夯实机。 有一位德国的工程师，由于在造纸过程中的一道工序上忘记了放浆糊，致使所生产的纸张因为吸水而无法用于书写，造成大量产品即将报废，他也因此而面临解雇，这时有人建议利用这种纸易吸水的特点，将其作为吸墨水纸，结果使用效果非常好，工厂为此技术申请了专利。 缺点逆用构思：缺点逆用构思：这是一种利用事物的缺点，这是一种利用事物的缺点，化弊为利化弊为利的创造方法。的创造方法。例例例双钢轮振动压路机创造性的理论基础可以根据人或者物体的体积自动调节打开大小的自动门后续