第五章矛盾問題求解機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計目標(biāo)課程目標(biāo)知識目標(biāo)掌握IASE創(chuàng)新方法，具備創(chuàng)新方法的應(yīng)用能力。能力目標(biāo)具備機(jī)構(gòu)與機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計能力。素質(zhì)目標(biāo)創(chuàng)新、集成、變換。目標(biāo)知識內(nèi)容1概述2發(fā)明技巧 3矛盾求解方法 4矛盾問題求解工具的選擇策略什么是問題求解？哪些工具可以用來進(jìn)行問題求解？這些問題求解工具如何選擇？5.1概述什么是問題求解？問題求解，是在問題分析、拓展思維的基礎(chǔ)上，沿著拓展的方向進(jìn)行變換、矛盾求解、物場求解、功能求解、效應(yīng)求解等，建立解決問題的預(yù)期效應(yīng)與實際效應(yīng)的偏差技術(shù)的方案。問題求解同樣需要工具的輔助，求解工具包括可拓變換，發(fā)明技巧（原理），矛盾求解方法，物場問題求解方法，技術(shù)進(jìn)化方法，裁剪、科學(xué)效應(yīng)庫。5.1概述發(fā)明技巧（原理）化整為零（分割原理）撥沙撿金（抽取原理）天圓地方（局部質(zhì)量原理）錯落不齊（不對稱原理）珠聯(lián)璧合（組合原理）一應(yīng)俱全（多用性原理）層出不窮（嵌套原理）分庭抗禮（重量補(bǔ)償原理）先發(fā)制人（預(yù)先反作用原理）未雨綢繆（預(yù)先作用原理）防患未然（預(yù)先防范原理）平起平坐（等勢原理）倒行逆施（反向作用原理）毀方投圓（曲面化原理）一靜不如一動（動態(tài)化原理）多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理）山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）天撼地動（機(jī)械振動原理）周而復(fù)始（周期作用原理）5.1概述馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理）快刀斬亂麻（減少有害作用的時間原理）薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）修舊利廢（變害為利原理）穿針引線（借助中介物原理）魚目混珠（廉價替代原理）李代桃僵（機(jī)械系統(tǒng)替代原理）氣動和液壓結(jié)構(gòu)原理自生自滅（拋棄或再生原理）察言觀色（反饋原理）以假亂真（復(fù)制原理）無孔不入（多孔材料原理）五光十色（顏色改變原理）物以類聚（勻質(zhì)性原理）隨機(jī)應(yīng)變（參數(shù)變化原理）自我服務(wù)原理滄海桑田（相變原理）熱脹冷縮（熱膨脹原理）推波助瀾（強(qiáng)氧化劑原理）孟母三遷（惰性環(huán)境原理）相輔相成（復(fù)合材料原理）5.1概述矛盾求解方法TRIZ理論中的矛盾矩陣是技術(shù)矛盾問題求解的主要工具。阿奇舒勒通過對大量專利的研究與分析，當(dāng)兩個參數(shù)產(chǎn)生矛盾時，可以利用四十個發(fā)明技巧進(jìn)行求解，并建立了工程參數(shù)的矛盾與發(fā)明技巧的對應(yīng)關(guān)系，整理成一個40×40的矩陣——矛盾矩陣，以便使用者查找。在矛盾矩陣中，首列內(nèi)容為39個改善參數(shù)，首行內(nèi)容為39個惡化參數(shù)；矩陣內(nèi)的數(shù)字編號為發(fā)明技巧的序號，編號的排列順序表示發(fā)明技巧應(yīng)用頻率的高低。5.1概述什么是發(fā)明技巧？發(fā)明技巧有哪些？各個發(fā)明技巧的使用路徑？5.3.1發(fā)明技巧概述5.3發(fā)明技巧一.發(fā)明技巧概述自1946年開始，阿奇舒勒對世界各國的大量發(fā)明專利進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其中的一些規(guī)律，總結(jié)出四十個發(fā)明技巧（也稱發(fā)明原理），能直接指導(dǎo)創(chuàng)新與發(fā)明問題的求解。本書將這些發(fā)明技巧與我國成語相結(jié)合，以便于大家理解和記憶、應(yīng)用，表5-6給出發(fā)明技巧的使用頻率與其實現(xiàn)的特征轉(zhuǎn)換規(guī)則。5.3發(fā)明技巧5.3發(fā)明技巧5.3發(fā)明技巧5.3發(fā)明技巧5.3發(fā)明技巧5.3發(fā)明技巧二.四十個發(fā)明技巧詳解1．化整為零（分割原理）“化整為零”是將一個技術(shù)系統(tǒng)分成若干部分，以便分解或合并成一種有益或者有害的系統(tǒng)屬性。這個技巧在TRIZ理論中稱為分割原理，也稱分割法。具體措施為：1）將物體分成相互獨(dú)立的部分；2）將物體分成容易組裝和拆卸的部分；3）增加物體的可分性。該技巧的啟示為：當(dāng)系統(tǒng)因為太重或太大而不易操控時，可考慮將其分割成若干輕便的子系統(tǒng)，使每一部分均易于操控。5.3發(fā)明技巧例：如圖5-18所示的模塊化機(jī)器人，各部分可以實現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)動，這些模塊可以根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行拆卸或組裝。還有組合刀具、組合機(jī)床等實例。圖5-18模塊化機(jī)器人5.3發(fā)明技巧2．撥沙撿金（抽取原理）“拔沙撿金”是指將系統(tǒng)中有用或者有害部分（屬性）抽取出來。在TRIZ理論中稱為抽取原理，也稱抽取法。具體措施為：1）從物體中抽出有負(fù)面影響的部分或?qū)傩?，加以隔離；2）從物體中抽取必要的部分，做成新產(chǎn)品。該技巧的啟示為：把系統(tǒng)中的功能或部件分成有用、有害的部分，視情況抽取出來。同時也要注意不是為了抽取而抽取，而是要使系統(tǒng)增加價值。5.3發(fā)明技巧例：如圖5-19所示的聲納，就是防止聲納安裝在輪船上而受到發(fā)動機(jī)等的干擾，而抽取出來，用纜繩拖著。

圖5-19聲納5.3發(fā)明技巧

3．天圓地方（局部質(zhì)量原理）“天方地圓”是指在某一特定區(qū)域內(nèi)（局部的）改變某事物（氣體、液體或固體）的特性，以便獲得某種所需的功能特性。在TRIZ理論中稱為局部質(zhì)量原理，也稱局部質(zhì)量改善法。具體措施為：1）將物體、外部環(huán)境或作用的均勻結(jié)構(gòu)改變?yōu)椴痪鶆蚪Y(jié)構(gòu)。2）使物體的不同部分具有不同的功能。3）使物體的各部分處于完成其功能的最佳狀態(tài)。該技巧的啟示為：要充分利用系統(tǒng)的各個部分，同時注意不均勻的結(jié)構(gòu)或環(huán)境時具有很強(qiáng)的適應(yīng)性的。5.3發(fā)明技巧例：多功能榔頭（如圖5-20所示），就是在榔頭各個部分安裝不同的常用工具，如剪刀、小錘、螺絲刀、鉗子等，這樣就充分利用了榔頭的每一部分，使各部分具有不同的功能。圖5-20多功能榔頭5.3發(fā)明技巧

4．錯落不齊（不對稱原理）“錯落不齊”是將“各向同性”轉(zhuǎn)換為“各向異性”，或是與之相反的過程。各向同性是指在物體的任一部位，沿任一方向進(jìn)行測量都是對稱的。而各向異性恰相反，即在物體的不同部位或沿不同方向進(jìn)行測量，所得結(jié)果是不同的。該技巧在TRIZ理論中稱為不對稱原理，也稱非對稱法。具體措施為：1）把原來對稱的物體修改為不對稱的結(jié)構(gòu)；2）增加不對稱物體的不對稱程度。該技巧的啟示為：善于對物體的狀態(tài)做出改變，如改變物體的平衡、讓物體傾斜、減少材料用量、降低總重量、變換幾何結(jié)構(gòu)等，以獲得特殊的性能。5.3發(fā)明技巧例：為了防止連接插反，一般的電子連接插槽（或插頭）都設(shè)計成非對稱結(jié)構(gòu)，如圖5-21所示。

圖5-21連接插槽5.3發(fā)明技巧練一練：請同學(xué)們分別用這四個原理化整為零（分割原理）；撥沙撿金（抽取原理）；天圓地方（局部質(zhì)量原理）；錯落不齊（不對稱原理）舉出對應(yīng)的案例。5.3發(fā)明技巧練一練：化整為零（分割原理）：計算機(jī)由顯示器，主機(jī)，鍵盤，鼠標(biāo)組成撥沙撿金（抽取原理）：落地式割草機(jī)變成手持式割草機(jī)天圓地方（局部質(zhì)量原理）：中空的筷子（既是筷子也是吸管）錯落不齊（不對稱原理）：網(wǎng)線插頭、USB接口5.3發(fā)明技巧

5．珠聯(lián)璧合（組合原理）“珠聯(lián)璧合”（“集眾所長”）是指在物品的功能、特性或部分之間建立一種聯(lián)系，使其產(chǎn)生一種新的、期望的結(jié)果。通過對已有功能進(jìn)行組合，可以生成新的功能。在TRIZ中稱為組合原理，或稱為組合法?，F(xiàn)在經(jīng)常提到的“集成創(chuàng)新”（將各種有益的技術(shù)融合在一起）也是這個原理。這個技巧與技術(shù)進(jìn)化工具中的“向超系統(tǒng)躍遷法則”的“單系統(tǒng)-雙系統(tǒng)-多系統(tǒng)”進(jìn)化路徑相似。具體措施為：1）把空間相鄰的物體或相鄰的操作聯(lián)合起來；2）把時間上相同的物品或相鄰的操作聯(lián)合起來。該技巧的啟示為：可以將新材料、新方法、新技術(shù)引入到老產(chǎn)品中，在時間和空間上加以組合，達(dá)到提高產(chǎn)品性能的目的。5.3發(fā)明技巧例：將膠帶和切割刀組合在一起，構(gòu)成一體化的膠帶座。如圖5-22所示。圖5-22膠帶座5.3發(fā)明技巧

6．一應(yīng)俱全（多用性原理）“一應(yīng)俱全”是指一個物體實現(xiàn)多種不同功能，因而不需要其他物體。在TRIZ理論中稱為多用性原理，也稱一物多用法。具體措施為：1）使物體具備多個功能；2）如果某個物體的功能被取代，則該物體可以被裁剪。該技巧提示我們，設(shè)計物品或產(chǎn)品時，可以考慮增多其功能。5.3發(fā)明技巧例：健身房的多功能健身器材，一部機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)多種訓(xùn)練項目，如圖5-23所示。圖5-23多功能健身器材5.3發(fā)明技巧

7．層出不窮（嵌套原理）“層出不窮”是指采用一種方法將一個物體放人另一個物體的內(nèi)部，或讓一個物體通過另一個物體的空腔而實現(xiàn)嵌套，即彼此吻合、彼此套合等，TRIZ中稱為嵌套原理，或稱為套疊法。具體措施為：1）一個物體位于另一物體之內(nèi)，而后者又位于第三個物體之內(nèi)，以此類推；2）一個物體通過另一個物體的空腔。該技巧的啟示為：嘗試在不同方向上進(jìn)行嵌套，如水平、垂直、旋轉(zhuǎn)、包容等，考慮空間的利用，以及被嵌套的重量。5.3發(fā)明技巧例：嵌套家具，是一件家具嵌套在另一件內(nèi)，如圖5-24所示。圖5-24嵌套家具5.3發(fā)明技巧

8．分庭抗禮（重量補(bǔ)償原理）“分庭抗禮”是指以一種對抗或平衡的方式來減弱或消除某種效應(yīng)，或糾正某種缺陷，或補(bǔ)償過程中的損失，從而建立一種均勻分布形式，或增強(qiáng)系統(tǒng)其他的功能。TRIZ中稱為重量補(bǔ)償原理，或稱質(zhì)量補(bǔ)償法。具體措施為：1）將物體與具有上升力的另一物體結(jié)合以抵消其重量；2）將物體與介質(zhì)（最好是氣動力和液動力）相互作用以抵消其重量。該技巧的啟示為：盡量利用氣體或液體的浮力，完成一些必要的功能。5.3發(fā)明技巧例：飛艇在空中飛行，就是利用浮力與重力平衡的原理，如圖5-25所示，還有潛水艇也是利用重量補(bǔ)償原理工作的。圖5-25飛艇5.3發(fā)明技巧

9．先發(fā)制人（預(yù)先反作用原理）“先發(fā)制人”是指根據(jù)可能出現(xiàn)問題的地方，采取一定的措施來消除、控制或防止某些問題的出現(xiàn)，TRIZ理論中稱為預(yù)先反作用原理，也稱為預(yù)加反作用法。具體措施為：1）事先施加機(jī)械應(yīng)力，以抵消工作狀態(tài)下不期望的過大應(yīng)力；2）如果需要某種相互作用，則事先施加反作用。設(shè)計時考慮預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、帶彈簧復(fù)位、發(fā)條驅(qū)動等，都屬于預(yù)先反作用。該技巧的啟示為：預(yù)先采取行動來抵消、控制或防止?jié)撛诠收铣霈F(xiàn)。5.3發(fā)明技巧例：預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，如圖5-26通過預(yù)應(yīng)力彈簧儲存機(jī)械能，即在發(fā)射前將彈簧壓縮，發(fā)射時彈簧伸長。圖5-26彈簧槍5.3發(fā)明技巧

10．未雨綢繆（預(yù)先作用原理）“未雨綢繆”是指另一事件發(fā)生前，預(yù)先執(zhí)行該作用的全部或一部分，這個技巧在TRIZ中稱為預(yù)操作原理，也稱為預(yù)操作法。具體措施為：1）預(yù)先完成要求的作用（整個的或部分的），如加工成半成品；2）預(yù)先將物體安放妥當(dāng)，使它們能在現(xiàn)場和所需地點立即完成所需要的作用。該技巧的啟示為：預(yù)先考慮一些措施，在臨時應(yīng)用時帶來方便，如備件、不干膠等。5.3發(fā)明技巧例：車胎備件，即先將車胎安置在汽車的某個位置，在緊急需要的時候即可及時地取出和安裝，如圖5-27所示。

圖5-27備胎5.3發(fā)明技巧練一練：生活中哪里用上了這些珠聯(lián)璧合（組合原理）、分庭抗禮（重量補(bǔ)償原理）、未雨綢繆（預(yù)先作用原理）、先發(fā)制人（預(yù)先反作用原理）原理，請舉例。5.3發(fā)明技巧練一練：珠聯(lián)璧合（組合原理）：豆?jié){機(jī)（打豆和煮豆子）分庭抗禮（重量補(bǔ)償原理）：電梯先發(fā)制人（預(yù)先反作用原理）：兒童彈弓玩具未雨綢繆（預(yù)先作用原理）：帶膠帶的信封5.3發(fā)明技巧總結(jié)：本節(jié)課主要知道了什么是發(fā)明技巧，并學(xué)習(xí)了化整為零（分割原理）、撥沙撿金（抽取原理）、天圓地方（局部質(zhì)量原理）、錯落不齊（不對稱原理）四種發(fā)明技巧。5.3發(fā)明技巧前面節(jié)課主要學(xué)習(xí)了珠聯(lián)璧合（組合原理）、一應(yīng)俱全（多用性原理）、層出不窮（嵌套原理）、分庭抗禮（重量補(bǔ)償原理）、先發(fā)制人（預(yù)先反作用原理、未雨綢繆（預(yù)先作用原理）六個原理。本節(jié)課我們再學(xué)習(xí)一些新的原理。5.3發(fā)明技巧

11．防患未然（預(yù)先防范原理）“防患未然”是指對將要發(fā)生的事情，預(yù)先做好防范措施，以防止或降低危險的發(fā)生，在TRIZ理論中稱為預(yù)先防范原理，也稱為預(yù)防原理、事先防范原理或預(yù)先防范法。具體措施為：以事先準(zhǔn)備好的應(yīng)急手段補(bǔ)償物品的可靠性，即采用各種手段防止系統(tǒng)發(fā)生危險，考慮防撞、防漏、防跌、防墜物、防曬、防盜、防泄密、防災(zāi)等。如樓道滅火器，汽車內(nèi)的錘子，彎道的防護(hù)欄，安全氣囊，另外還有飛機(jī)與船上的救生衣、電梯內(nèi)的對講機(jī)等。5.3發(fā)明技巧例：汽車保險杠是吸收和減緩?fù)饨鐩_擊力、防護(hù)車身前后部的安全裝置。當(dāng)汽車與其他物體發(fā)生摩擦碰撞時，能夠減輕傷害，如圖5-28所示。圖5-28汽車保險杠5.3發(fā)明技巧

12．平起平坐（等勢原理）“平起平坐”是指改變物體的工作狀態(tài)，以減少物體上升或下降的需要，在TRIZ理論中稱為等勢性原理，也稱為等勢法或相對法。具體措施為：1）使一個系統(tǒng)或加工過程的所有點或方面處于同一水平，以減少重力做功；2）在系統(tǒng)內(nèi)部建立關(guān)聯(lián)，使系統(tǒng)可以支持等勢狀態(tài)；3）建立連續(xù)或完全互聯(lián)的組合及關(guān)系。該技巧的啟示為：減少重力做功，充分利用環(huán)境、結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)內(nèi)部資源，以最低的附加能量消耗來有效地消除不等位勢（有害作用）。車輪為什么會成為車輛必不可少的部件，就是因為車輪具有等勢性，不論車輪轉(zhuǎn)動哪個位置，其中心與地面的距離總是相等的，即車軸的位勢總是保持與地面相同的差值。5.3發(fā)明技巧例：如圖5-29所示的貨物傳送帶與機(jī)器人的最佳拾取高度保持一致，減輕機(jī)械臂的工作負(fù)荷。

圖5-29貨物傳送帶5.3發(fā)明技巧

13.倒行逆施（反向作用原理）“倒行逆施”是指施加一種相反（或反向）作用，上下顛倒或內(nèi)外翻轉(zhuǎn)，在TRIZ中稱為反向原理，也稱反向作用、反向功能或逆向運(yùn)作法。具體措施為：1）用相反的作用代替技術(shù)條件規(guī)定的作用；2）使物體或外部介質(zhì)的活動部分成為不動的，而使不動的成為可動的；3）將物體顛倒。該技巧的啟示為：嘗試使系統(tǒng)或物體“反轉(zhuǎn)”或顛倒，看看能否獲得新功能、新特征、新作用及新物體。5.3發(fā)明技巧例：某些空腔類的零件若使用減材制造方法加工可能會很不方便。這時候可以選擇增材制造方法，例如使用3D打印機(jī)打印球框，如圖5-30所示。

圖5-303D打印機(jī)5.3發(fā)明技巧

14．毀方投圓（曲面化原理）“毀方投圓”是應(yīng)用曲線或球面屬性取代線性屬性，將線性運(yùn)動用轉(zhuǎn)動取代，使用滾筒、球或螺旋結(jié)構(gòu)，在TRIZ中稱為曲面化原理，也稱為曲化法、類球面法。具體措施為：1）從直線部分過渡到曲線部分，從平面過渡到球面，從正六面體或平行六面體過渡到球形結(jié)構(gòu)；2）利用桿、球體、螺旋；3）從直線運(yùn)動過渡到旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，利用離心力。該技巧的啟示為：將直角、線性、平面、立方體嘗試，轉(zhuǎn)換到圓角、非線性、曲面、球面體，看看能否實現(xiàn)新的功能。5.3發(fā)明技巧例：流線型設(shè)計的跑車能夠顯著地降低行駛時受到的阻力，如圖5-31所示。

圖5-31跑車流線型設(shè)計5.3發(fā)明技巧15．一靜不如一動（動態(tài)化原理）“一靜不如一動”是指使系統(tǒng)的狀態(tài)或?qū)傩猿蔀槎虝旱?、臨時的、可動的、自適應(yīng)的、柔性的或可變的，TRIZ中稱為動態(tài)化原理，也稱為動態(tài)特性法。這個技巧與技術(shù)進(jìn)化工具中的動態(tài)化進(jìn)化法則是一致的。具體措施為：1）改變物體的性質(zhì)或外部環(huán)境，使其工作的每一階段都達(dá)到最佳效果；2）將物體分成彼此相對移動的幾個部分；3）使不動的物體成為動的。該技巧的啟示為：考慮將系統(tǒng)中的某些幾何結(jié)構(gòu)改為柔性的、可自適應(yīng)的；往復(fù)的運(yùn)動改為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；讓相同的部分執(zhí)行多種功能；使某些剛性特征變?yōu)槿嵝缘?；使系統(tǒng)可在多種環(huán)境下工作。5.3發(fā)明技巧例：體型較大的無人機(jī)在飛行時會遇到一個問題，那就是機(jī)翼太長，導(dǎo)致螺旋槳出現(xiàn)在相機(jī)的視野里面。Inspire無人機(jī)使用一種變形結(jié)構(gòu)解決了這個問題。在起飛或降落階段，機(jī)翼下降以使腳架觸底；在飛行階段，機(jī)翼上升以使螺旋槳上移，離開鏡頭視野。如圖5-32所示。

圖5-32變形無人機(jī)5.3發(fā)明技巧

16．多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理）“多退少補(bǔ)”是運(yùn)用“多于”或“少于”所需的某種作用或物質(zhì)獲得最終結(jié)果，TRIZ中稱為不足或過度作用原理，也稱為不足作用或過量作用法。具體措施為：如果所期望的效果難以100﹪實現(xiàn)，稍微超過或稍微小于期望效果，會使問題大大簡化。該技巧的啟示為：當(dāng)做某件事不能直接取得最佳效果時，先從容易掌握的情況或者最容易獲得的東西入手，嘗試在“多于”和“少于”之間過渡，或嘗試在“更多”、“更少”之間漸進(jìn)調(diào)整等。5.3發(fā)明技巧例：澆注是指把熔融金屬等注入模具，進(jìn)行金屬部件的鑄造成型。在澆注時通常會注入過量的熔融液體，如圖5-33所示。

圖5-33澆注5.3發(fā)明技巧請同學(xué)們分別用倒行逆施（反向作用原理）、毀方投圓（曲面化原理）、一靜不如一動（動態(tài)化原理）、多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理），這四個原理舉出對應(yīng)的案例。練一練：5.3發(fā)明技巧練一練：倒行逆施（反向作用原理）：跑步機(jī)毀方投圓（曲面化原理）：麻花鉆頭一靜不如一動（動態(tài)化原理）：可以調(diào)節(jié)的臺燈多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理）：澆注的用量略比計算用量準(zhǔn)備多一點5.3發(fā)明技巧總結(jié)：本章節(jié)主要學(xué)習(xí)了防患未然（預(yù)先防范原理）、平起平坐（等勢原理）、倒行逆施（反向作用原理）、毀方投圓（曲面化原理）、一靜不如一動（動態(tài)化原理）、多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理）這六個原理。希望大家在今后的生活中有所幫助。5.3發(fā)明技巧前面主要學(xué)習(xí)了防患未然（預(yù)先防范原理）、平起平坐（等勢原理）、倒行逆施（反向作用原理）、毀方投圓（曲面化原理）、一靜不如一動（動態(tài)化原理）、多退少補(bǔ)（未達(dá)到或過度作用原理）這六個原理。本節(jié)課再學(xué)習(xí)幾個新原理。5.3發(fā)明技巧

17．山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）“山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)”是指改變線性系統(tǒng)的方位，使垂直變成水平、水平變成傾斜，水平變成垂直等，TRIZ理論中稱為維數(shù)變化原理，也稱為多維法。具體措施為：1）一維過渡到二維，或者二維過渡到三維空間；

2）利用多層結(jié)構(gòu)替代單層結(jié)構(gòu)；3）將物體傾斜或側(cè)置；4）利用指定面的反面或者相鄰面；5）利用投向相鄰面或反面的光線。該技巧的啟示為：考慮改善空間的使用效率、可達(dá)性等。如果將物體轉(zhuǎn)換到新的維度上不能滿足要求，則需要對其進(jìn)行第二次或多次轉(zhuǎn)換；考慮使用物體的另外一個面。5.3發(fā)明技巧例：多軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床（如圖5-34所示），能夠加工復(fù)雜形狀的工件。還有多碟CD、螺旋式樓梯等也是應(yīng)用這個原理。圖5-34多軸數(shù)控機(jī)床5.3發(fā)明技巧

18．天撼地動（機(jī)械振動原理）“天撼地動”是指運(yùn)用振動或振蕩，以便將一種規(guī)則的、周期性的變化范圍限制在一個平均值附近，TRIZ理論中稱為振動原理，也稱為振動法。具體措施為：1）使物體振動；2）如果巳在振動，則提高它的振動頻率（達(dá)到超聲波頻率）；3）利用共振頻率；4）用壓電振動替代機(jī)械振動；

5）利用超聲波振動同電磁場配合。該技巧的啟示為：可以考慮運(yùn)用振動，使物體發(fā)生振動，改變振動程度，利用共振，利用壓電振子，利用耦合振動等。5.3發(fā)明技巧例：振動盤，盤體的振動實現(xiàn)了物料的篩分，如圖5-35所示。另外還有振動鑄造、振動式電動剃須刀、超聲碎石等。

圖5-35振動盤5.3發(fā)明技巧19．周而復(fù)始（周期作用原理）“周而復(fù)始”是指改變執(zhí)行動作的方式，可以達(dá)到所需的效果，在TRIZ中稱為周期性作用原理，也稱為離散法。具體措施為：1）用周期（脈沖）動作替代連續(xù)性動作；2）如果已經(jīng)是周期性動作，則改變周期性；3）利用脈沖的間歇完成其他動作。該技巧的啟示為：嘗試?yán)脛幼鏖g隙、改變頻率等。5.3發(fā)明技巧例：脈沖噴水器，利用周期性的開關(guān)動作實現(xiàn)周期性的噴水動作，如圖5-36所示。圖5-36脈沖噴水器5.3發(fā)明技巧20．馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理）“馬不停蹄”是指產(chǎn)生連續(xù)動作或消除所有空閑及間歇性動作，以提高其效率，在TRIZ理論中稱為有效作用的連續(xù)性原理，也稱為有效作用持續(xù)法。具體措施為：1）連續(xù)工作（物體的所有部分均滿負(fù)荷工作）；2）消除空轉(zhuǎn)和間歇運(yùn)轉(zhuǎn)。該技巧的啟示為：要消除物體的空閑部分，或保持連續(xù)工作與消除停歇時間。5.3發(fā)明技巧例：雙向氣筒消除了空閑的行程，使充氣的效率提高，如圖5-37所示。發(fā)動機(jī)飛輪也是利用這個原理，汽車怠速時，發(fā)動機(jī)的飛輪仍然在工作，以儲存發(fā)動機(jī)多余的能量。

圖5-37雙向氣筒5.3發(fā)明技巧21．快刀斬亂麻（減少有害作用的時間原理）“快刀斬亂麻”是指快速執(zhí)行一個危險或有害的作業(yè)，以消除有害的副作用，在TRIZ理論中稱為減少有害作用時間原理，也稱為快速法、急速動作法、減少有害作用時間法。具體措施為：高速躍過有害的或危險的動作。該技巧的啟示為：當(dāng)產(chǎn)品在執(zhí)行某個動作期間會產(chǎn)生有害的功能或狀況，則需要考慮各種方式加快這個動作，以減少此動作的危害性。5.3發(fā)明技巧例：低電量報警器能夠安裝在使用電池進(jìn)行供電的機(jī)器上，當(dāng)電量很低時進(jìn)行報警或?qū)⑿畔⒎答伣o控制系統(tǒng)，執(zhí)行某些保護(hù)操作，因為在低電量情況下使用電池容易造成電芯損害，以及供電異常導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定等。低電量報警器如圖5-38所示。還有如閃光燈、高速牙鉆等。圖5-38低電量報警器5.3發(fā)明技巧

22．修舊利廢（變害為利原理）“修舊利廢”是指利用各種方式從有害物（或廢物、有害作用）中取得有用的價值，在TRIZ理論中稱為變害為利原理，也稱為變有害為有益法。具體措施為：1）利用有害因素（特別是介質(zhì)的有害作用）獲得有益的效果；2）通過有害因素與另外幾個有害因素的組合來消除有害因素；3）將有害因素加強(qiáng)，使其不再有害。該技巧的啟示為：把不能用的物品改造成能夠使用的物品，或者幾種有害作用相互結(jié)合以消除其的有害作用。5.3發(fā)明技巧例：高頻加熱，即感應(yīng)加熱是一種利用電磁感應(yīng)來加熱電導(dǎo)體的方式。電磁加熱智能加熱金屬的外表面，一開始認(rèn)為是缺陷，但當(dāng)用作金屬的熱處理時非常合適。如圖5-39所示。

圖5-39電磁加熱5.3發(fā)明技巧

請同學(xué)們分別用山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）、天撼地動（機(jī)械振動原理）、周而復(fù)始（周期作用原理）、馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理），這四個原理舉出對應(yīng)的案例。練一練：5.3發(fā)明技巧練一練：山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）：立體車庫，自卸車等等天撼地動（機(jī)械振動原理）：超聲碎石機(jī)，超聲清洗機(jī)周而復(fù)始（周期作用原理）：沖壓機(jī)馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理）：卷筆刀5.3發(fā)明技巧總結(jié)：本章節(jié)主要學(xué)習(xí)了山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）、天撼地動（機(jī)械振動原理）、周而復(fù)始（周期作用原理）、馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理）、快刀斬亂麻（減少有害作用的時間原理）、修舊利廢（變害為利原理）這六個原理。希望大家在今后的生活中有所幫助。5.3發(fā)明技巧前面主要學(xué)習(xí)了山不轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)（維數(shù)變化原理）、天撼地動（機(jī)械振動原理）、周而復(fù)始（周期作用原理）、馬不停蹄（有效作用的連續(xù)性原理）、快刀斬亂麻（減少有害作用的時間原理）、修舊利廢（變害為利原理）這六個原理。本節(jié)課再學(xué)習(xí)一些新的原理。5.3發(fā)明技巧

23．察言觀色（反饋原理）“察言觀色”是指將一種系統(tǒng)的輸出作為輸入返回到系統(tǒng)中，以便增強(qiáng)對輸出的控制，在TRIZ理論稱為反饋原理，也稱為反饋法。具體措施為：1）引入反饋信號；2）如果已有反饋，則改變它的大小或作用。該技巧的啟示為：要善于利用反饋信息，來修正系統(tǒng)的功能。5.3發(fā)明技巧例：溫控閥，引入溫度反饋，通過改變閥門開啟度調(diào)節(jié)流量，以消除負(fù)荷波動造成的影響，使溫度恢復(fù)至設(shè)定值，如圖5-40所示。還有聲控?zé)艄猓饪芈窡舻?。圖5-40溫控閥5.3發(fā)明技巧

24．穿針引線（借助中介物原理）“穿針引線”是指利用某種可輕松去除的中間載體、阻擋物或過程，在不相容的部分、功能、事件或情況之間經(jīng)調(diào)解或協(xié)調(diào)而建立的一種臨時連接，在TRIZ理論中稱為中介物原理，也稱為中介法。具體措施為：1）利用可以遷移或有傳送作用的中間物體；2）把另一個（易分開的）物體暫時附加給某一物體。該技巧提示我們，要善于利用工具，如在不匹配或有害結(jié)構(gòu)（功能、動作）之間，利用一種臨時中介物，阻隔這種有害的作用。5.3發(fā)明技巧例：當(dāng)手術(shù)需要很高精度的操作，或者直接通過人手很難操作時，可以使用手術(shù)機(jī)器人上的遙控裝置，操作機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)活動，如圖5-41所示。圖5-41手術(shù)機(jī)器人5.3發(fā)明技巧

25．自我服務(wù)原理“自動自發(fā)”是指在執(zhí)行主要功能（或操作）的同時，以協(xié)助或并行的方式執(zhí)行相關(guān)功能（或操作），在TRIZ理論中稱為自服務(wù)原理，也稱為自助法。具體措施為：1）物體應(yīng)當(dāng)為自我服務(wù)，完成輔助和修理工作；2）利用廢料（能源的和物質(zhì)的）。該技巧的啟示為：要巧妙地利用“自然控制機(jī)構(gòu)”，如利用重力、水力、毛細(xì)力等物理、化學(xué)或幾何效應(yīng)。5.3發(fā)明技巧例：太陽能鎖不需要外界電源進(jìn)行供電，而使用陽光這一資源。只要是晴天，就能補(bǔ)充自身的電量，如圖5-42所示。圖5-42太陽能鎖5.3發(fā)明技巧

26．以假亂真（復(fù)制原理）“以假亂真”是指利用一個拷貝、復(fù)制品或模型來代替因成本過高而不能使用的物體，在TRIZ理論中稱為復(fù)制原理，也稱為復(fù)制法。具體措施為：1）用簡單而便宜的復(fù)制品代替難以得到的、復(fù)雜的、昂貴的、不方便的或易損壞的物體；2）用光學(xué)拷貝（圖像）代替物體或物體系統(tǒng)。此時可改變比例（放大或縮小復(fù)制品）；3）如果利用可見光的復(fù)制品，則轉(zhuǎn)為紅外線的或紫外線的復(fù)制。該技巧的啟示為：復(fù)制其實就是一種映射，可以用多種手段實現(xiàn)復(fù)制，如實物縮比模型、計算機(jī)模型、數(shù)學(xué)模型等，注意要考慮復(fù)制物的比例。復(fù)制還應(yīng)包括原理的移植，如將汽車玻璃升降機(jī)構(gòu)移植到房間的窗戶上，做成可以使玻璃收進(jìn)下側(cè)墻體的窗戶模塊，就可以解決擦玻璃的麻煩。5.3發(fā)明技巧例：有限元分析利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實物理系統(tǒng)在一定工況下進(jìn)行模擬，從而免去了使用真實模型進(jìn)行試驗的高昂成本，如圖5-43所示。

圖5-43有限元分析5.3發(fā)明技巧

27．魚目混珠（廉價替代原理）“魚目混珠”是指運(yùn)用廉價的、較簡單的或較易處理的物體，以便降低成本、增強(qiáng)便利性、延長使用壽命等，在TRIZ理論中稱為廉價替代原理，也稱為替代法。具體措施為：用廉價的不持久性代替昂貴的持久性原則用一組廉價物體代替一個昂貴物體，放棄某些品質(zhì)（如持久性）。該技巧的啟示為：用簡單替代復(fù)雜，廉價替代昂貴，“短命”替代“長壽”。替代的物體可以是機(jī)器、設(shè)備和工具，也可以是信息、能量、人及過程。5.3發(fā)明技巧例：一次性防護(hù)服提供給那些偶爾參觀工廠的客戶使用，即容易管理也不會造成浪費(fèi)。圖5-44為潔凈車間的一次性防護(hù)服。圖5-44一次性防護(hù)服5.3發(fā)明技巧

28．李代桃僵（機(jī)械系統(tǒng)替代原理）“李代桃僵”是指利用物理場或其他的形式、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)，在TRIZ理論中稱為機(jī)械系統(tǒng)替代原理，也稱為系統(tǒng)替代法。具體措施為：1）用光學(xué)，聲學(xué)、味學(xué)等系統(tǒng)代替機(jī)械系統(tǒng)；2）用電場、磁場和電磁場同物體相互作用；3）由恒定場轉(zhuǎn)向不定場，由時間固定的場轉(zhuǎn)向時間變化的場，由無結(jié)構(gòu)的場轉(zhuǎn)向有一定結(jié)構(gòu)的場；4）利用鐵磁顆粒組成的場。該技巧的啟示為：考慮用物理場代替機(jī)械場，由可變場代替恒定場，由結(jié)構(gòu)化場代替非結(jié)構(gòu)化場，由生物場代替機(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?.3發(fā)明技巧例：電磁鎖（或稱磁力鎖）是利用電生磁的原理，當(dāng)電流通過硅鋼片時，電磁鎖會產(chǎn)生強(qiáng)大的吸力緊緊的吸住吸附鐵板達(dá)到上鎖的效果，如圖5-45所示。

圖5-45電磁鎖5.3發(fā)明技巧練一練：

請同學(xué)們分別用察言觀色（反饋原理）、穿針引線（借助中介物原理）、自我服務(wù)原理、以假亂真（復(fù)制原理）這四個原理舉出對應(yīng)的案例。5.3發(fā)明技巧練一練：察言觀色（反饋原理）：音樂噴泉穿針引線（借助中介物原理）：軸承自我服務(wù)原理：皮帶自動張緊機(jī)構(gòu)以假亂真（復(fù)制原理）：紫外線滅蚊燈5.3發(fā)明技巧總結(jié)：本章節(jié)主要學(xué)習(xí)了察言觀色（反饋原理）、穿針引線（借助中介物原理）、自我服務(wù)原理、以假亂真（復(fù)制原理）、魚目混珠（廉價替代原理）、李代桃僵（機(jī)械系統(tǒng)替代原理）這六個原理。希望大家在今后的生活中有所幫助。5.3發(fā)明技巧前面主要學(xué)習(xí)了察言觀色（反饋原理）、穿針引線（借助中介物原理）、自我服務(wù)原理、以假亂真（復(fù)制原理）、魚目混珠（廉價替代原理）、李代桃僵（機(jī)械系統(tǒng)替代原理）這六個原理。本節(jié)課再學(xué)習(xí)幾個新的技巧。5.3發(fā)明技巧29．氣動和液壓結(jié)構(gòu)原理“水漲船高”是指運(yùn)用空間或液壓技術(shù)來替代普通系統(tǒng)元件或功能，在TRIZ理論中稱為氣壓和液壓結(jié)構(gòu)原理，也稱為壓力法。具體措施為：用氣體結(jié)構(gòu)和液體結(jié)構(gòu)代替物體的固體的部分，如充氣和充液的結(jié)構(gòu)，氣枕，靜液的和液體反沖的結(jié)構(gòu)。該技巧的啟示為：考慮產(chǎn)品系統(tǒng)中是否包含具有可壓縮性、流動、湍流、彈性及能量吸收等屬性的元件，可以用氣動或液壓元件代替這些元件。5.3發(fā)明技巧

圖5-46千斤頂例：千斤頂主要用于廠礦、交通運(yùn)輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。如圖5-46所示為一種液壓千斤頂。另外還有氣墊運(yùn)動鞋等。5.3發(fā)明技巧30．薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）“薄如蟬翼”是指將傳統(tǒng)剛體替代為薄膜或柔性、與柔韌殼體?；蚶帽∧せ蛉犴g殼體使物體與其環(huán)境隔離，在TRIZ理論中稱為柔性殼體或薄膜原理，也稱為柔化法。具體措施為：1）利用軟殼和薄膜代替一般的結(jié)構(gòu)；2）用軟殼和薄膜使物體同外部介質(zhì)隔離。該技巧的啟示為：如果想把物品與周圍的環(huán)境隔離，或者想用薄的物品替代厚的物品，均可以嘗試此技巧。5.3發(fā)明技巧例：飛機(jī)在長時間停滯不用的時候，使用保護(hù)膜包裹起來，以保護(hù)表面蒙皮。如圖5-47所示。

圖5-47機(jī)身保護(hù)膜5.3發(fā)明技巧

31．無孔不入（多孔材料原理）“無孔不入”是指通過在材料或物體中打孔、開空腔或通道來增強(qiáng)其多孔性，從而改變某種氣體、液體或固體的形態(tài)，在TRIZ理論中稱為多孔材料原理，也稱為孔化法。具體措施為：1）把物體做成多孔的或利用附加多孔元件（鑲嵌，覆蓋）等；2）如果物體是多孔的，事先用某種物質(zhì)填充空孔。該技巧的啟示為：可以考慮使用多孔結(jié)構(gòu)代替普通結(jié)構(gòu)，同時使用孔穴、氣泡、毛細(xì)管等孔隙結(jié)構(gòu)時，其中可以真空，也可以充滿某種有用的氣體、液體或固體。5.3發(fā)明技巧例：多孔機(jī)箱，能夠在外面看見機(jī)箱內(nèi)部情況，更重要的是提供了散熱通道，保證元件正常工作，如圖5-48所示。圖5-48多孔機(jī)箱5.3發(fā)明技巧32．五光十色（顏色改變原理）“五光十色”是指通過改變對象或系統(tǒng)的顏色，來提升系統(tǒng)的價值或解決檢測問題，在TRIZ理論中稱為改變顏色原理，也稱為色彩法。具體措施為：1）改變物體或外部介質(zhì)的顏色；2）改變物體或外部介質(zhì)的透明度；3）為了觀察難以看到的物體或過程，利用染色添加劑；4）如果已采用了染色添加劑，而效果不明顯時，則采用熒光粉。該技巧的啟示為：為了區(qū)別多種系統(tǒng)的特征（例如易于檢測、改善測量或標(biāo)識位置、指示狀態(tài)改變、目視控制等）時，可以考慮使用此原理。5.3發(fā)明技巧例：液晶玻璃，這種玻璃能夠改變顏色和透明度，如圖5-49所示。

圖5-49液晶玻璃5.3發(fā)明技巧33．物以類聚（勻質(zhì)性原理）“物以類聚”是指若兩個或多個物體或兩種或多種物質(zhì)彼此相互作用，則其應(yīng)包含相同的材料、能量或信息，在TRIZ理論中稱為同質(zhì)性原理，也稱為均質(zhì)化法。具體措施為：兩個相互作用的物體，應(yīng)當(dāng)用相同材料或特性相近的材料制成。該技巧的啟示為：尋找材料間的等同性，即幾種材料的屬性相同或者接近，這樣可以使幾種材料在一起使用不會產(chǎn)生有害的結(jié)果。5.3發(fā)明技巧例：焊接時使用與待焊接的物體材料性質(zhì)相近的焊條，如圖5-50所示。金剛石割刀切割金剛石也是應(yīng)用了這個原理。圖5-50焊接5.3發(fā)明技巧34．自生自滅（拋棄或再生原理）“自生自滅”是指拋棄原理和修復(fù)原理的結(jié)合，拋棄是指從系統(tǒng)中去除某物，修復(fù)是將某事物恢復(fù)到系統(tǒng)中以進(jìn)行再利用。在TRIZ理論中稱為拋棄與修復(fù)原理，也稱為自生自棄法。具體措施為：1）采用溶解、蒸發(fā)等手段，拋棄已完成功能的零部件，或在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，直接修改它們；2）在工作過程中，迅速補(bǔ)充系統(tǒng)或物體中消耗的部分。該技巧的啟示為：當(dāng)系統(tǒng)中某個零部件的功能已經(jīng)完成，可從系統(tǒng)中去除，或者對其進(jìn)行恢復(fù)以能夠再利用。5.3發(fā)明技巧例：機(jī)槍的彈夾比較長，而且是柔性填裝的，在發(fā)射時能夠迅速補(bǔ)充消耗掉的子彈，彈殼完成任務(wù)后也被彈出，拋棄了，如圖5-51所示。

圖5-51機(jī)槍5.3發(fā)明技巧練一練：

請同學(xué)們分別用氣動和液壓結(jié)構(gòu)原理、薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）、無孔不入（多孔材料原理）、五光十色（顏色改變原理），這四個原理舉出對應(yīng)的案例。5.3發(fā)明技巧練一練：氣動和液壓結(jié)構(gòu)原理：充氣床薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）：幕布無孔不入（多孔材料原理）：蚊帳，海綿五光十色（顏色改變原理）：示蹤劑5.3發(fā)明技巧總結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了氣動和液壓結(jié)構(gòu)原理、薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）、無孔不入（多孔材料原理）、五光十色（顏色改變原理）、物以類聚（勻質(zhì)性原理）、自生自滅（拋棄或再生原理）六個發(fā)明技巧。5.3發(fā)明技巧前面主要學(xué)習(xí)了氣動和液壓結(jié)構(gòu)原理、薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜原理）、無孔不入（多孔材料原理）、五光十色（顏色改變原理）、物以類聚（勻質(zhì)性原理）、自生自滅（拋棄或再生原理）六個發(fā)明技巧。本節(jié)課將再學(xué)習(xí)幾個新的發(fā)明技巧。5.3發(fā)明技巧

35．隨機(jī)應(yīng)變（參數(shù)變化原理）“隨機(jī)應(yīng)變”是指通過改變一個物體或系統(tǒng)的屬性（物理或化學(xué)參數(shù)），來提供一種有用的益處，在TRIZ理論稱為參數(shù)變化原理，也稱為性能轉(zhuǎn)換法。具體措施為：1）改變聚集態(tài)（物態(tài)）；2）改變濃度或密度；3）改變?nèi)岫龋?）改變溫度或體積。該技巧的啟示為：可以考慮改變系統(tǒng)或物品的各種屬性（物理或化學(xué)狀態(tài)、密度、導(dǎo)電性、機(jī)械柔性、溫度、幾何結(jié)構(gòu)等）以實現(xiàn)系統(tǒng)的新功能。5.3發(fā)明技巧例：圖5-52所示為一種使用了柔性桿的柔性機(jī)器人，使得原來為有限自由度的剛性機(jī)器人變成了具有無限自由度的柔性機(jī)器人。

圖5-52柔性機(jī)器人5.3發(fā)明技巧

36．滄海桑田（相變原理）“滄海桑田”表示變化巨大，是指利用一種材料或情況的相變，來實現(xiàn)某種效應(yīng)或產(chǎn)生某種系統(tǒng)的改變，在TRIZ理論中稱為相變原理，也稱為形態(tài)改變法。具體措施為：利用物體相變轉(zhuǎn)換時發(fā)生的某種效應(yīng)或現(xiàn)象（體積變化、吸熱或放熱）。該技巧的啟示為：可以利用相變過程（如氣、液、固體的之間的轉(zhuǎn)換過程或反過程），產(chǎn)生氣溶膠、吸收或釋放熱量、改變體積以及產(chǎn)生一種有用的力。5.3發(fā)明技巧例：相變宇航服使用了相變材料。當(dāng)進(jìn)入溫度較高環(huán)境時，相變材料由固態(tài)變成液態(tài)，發(fā)生的是熔化現(xiàn)象，熔化過程需要吸收熱量；當(dāng)進(jìn)入溫度較低環(huán)境時，相變材料從液態(tài)變成固態(tài)，凝固過程需要放出熱量，如圖5-53所示。

圖5-53相變宇航服5.3發(fā)明技巧

37．熱脹冷縮（熱膨脹原理）“熱脹冷縮”是指利用對象的受熱膨脹原理將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或機(jī)械作用，在TRIZ理論中稱為熱膨脹原理，也稱為熱膨脹法。具體措施為：1）利用材料的熱膨脹（或熱收縮）；2）利用一些熱膨脹系數(shù)不同的材料。該技巧的啟示為：可以充分考慮利用正向或負(fù)向的熱膨脹，同時，熱膨脹不只限于熱場，可以考慮重力、氣壓、海拔高度變化或者光線變化等引起的熱膨脹（收縮）。5.3發(fā)明技巧例：雙金屬片開關(guān)，這種開關(guān)是利用兩片不同膨脹系數(shù)的金屬壓制而成，溫度升降時，因膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生變形，實現(xiàn)通斷，如圖5-54所示。圖5-54雙金屬片開關(guān)5.3發(fā)明技巧38．推波助瀾（強(qiáng)氧化劑原理）“推波助瀾”是指通過加速氧化過程或增加氧化作用強(qiáng)度，來改善系統(tǒng)的作用或功能，在TRIZ理論中稱為加速氧化原理，也稱為逐級氧化法。具體措施為：1）用富氧空氣代替普通空氣；2）用氧氣替換富氧空氣；3）用電離輻射作用于空氣或氧氣；4）用臭氧化了的氧氣；5）用臭氧替換臭氧化的（或電離的）氧氣。該技巧的啟示為：提高氧化水平的次序可以考慮從空氣→富含氧氣的空氣→純氧→電離化氧氣→臭氧。在非物理系統(tǒng)中，“氧化劑”可以是能夠?qū)е逻^程加速或失穩(wěn)的任何外部元素。5.3發(fā)明技巧例：高壓氧艙是進(jìn)行高壓氧療法的專用醫(yī)療設(shè)備，屬于強(qiáng)氧化環(huán)境，如圖5-55所示。

5-55高壓氧艙5.3發(fā)明技巧

39．孟母三遷（惰性環(huán)境原理）“孟母三遷”是指制造一種中性（惰性）環(huán)境，以便支持所需功能，在TRIZ理論中稱為惰性環(huán)境原理，也稱為惰性環(huán)境法。具體措施為：1）用惰性介質(zhì)代替普通介質(zhì)；2）在真空中進(jìn)行某過程。該技巧的啟示為：當(dāng)營造惰性環(huán)境時，可以考慮真空、惰性氣體（液體或固體）。固體惰性環(huán)境包括中性涂層、微?；蛞兀瑫r要考慮“不產(chǎn)生有害作用的環(huán)境”。5.3發(fā)明技巧例：惰性氣體滅火器，利用了惰性氣體穩(wěn)定的特點，隔離空氣與易燃物，實現(xiàn)滅火，如圖5-56所示。

圖5-56惰性氣體滅火器5.3發(fā)明技巧

40．相輔相成（復(fù)合材料原理）“相輔相成”是指通過將兩種或多種不同的材料（或服務(wù)）緊密結(jié)合在一體而形成復(fù)合材料，在TRIZ理論中稱為復(fù)合材料原理，也稱為復(fù)合材料法。具體措施為：由同種材料轉(zhuǎn)為復(fù)合材料。該技巧的啟示為：可以考慮改變材料成分，沒有分層時可以考慮分層，沒有增強(qiáng)纖維時可以考慮增強(qiáng)纖維（或各種材料）等。5.3發(fā)明技巧例：鋼筋混凝土通過在混凝土中加入鋼筋網(wǎng)或纖維，構(gòu)成一種復(fù)合材料，來改善混凝土力學(xué)性質(zhì)，如圖5-57所示。

5-57鋼筋混凝土5.3發(fā)明技巧請同學(xué)們分別用山隨機(jī)應(yīng)變（參數(shù)變化原理）、滄海桑田（相變原理）、熱脹冷縮（熱膨脹原理）、推波助瀾（強(qiáng)氧化劑原理），這四個原理舉出對應(yīng)的案例。練一練：5.3發(fā)明技巧練一練：隨機(jī)應(yīng)變（參數(shù)變化原理）：壓縮餅干滄海桑田（相變原理）：干冰制造舞臺效果熱脹冷縮（熱膨脹原理）：溫度計推波助瀾（強(qiáng)氧化劑原理）：臭氧消毒機(jī)5.3發(fā)明技巧總結(jié)：本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了隨機(jī)應(yīng)變（參數(shù)變化原理）、滄海桑田（相變原理）、熱脹冷縮（熱膨脹原理）、推波助瀾（強(qiáng)氧化劑原理）、孟母三遷（惰性環(huán)境原理）、相輔相成（復(fù)合材料原理）六個發(fā)明技巧，希望同學(xué)們在生活中有更多的創(chuàng)新與發(fā)明。5.3發(fā)明技巧什么是矛盾矩陣？矛盾矩陣如何用？技術(shù)矛盾如何求解？什么是分離原理？物理矛盾如何求解？5.4矛盾求解方法什么是矛盾矩陣？5.4.1矛盾矩陣TRIZ理論中的矛盾矩陣是技術(shù)矛盾問題求解的主要工具。阿奇舒勒通過對大量專利的研究與分析，當(dāng)兩個參數(shù)產(chǎn)生矛盾時，可以利用四十個發(fā)明技巧進(jìn)行求解，并建立了工程參數(shù)的矛盾與發(fā)明技巧的對應(yīng)關(guān)系，整理成一個40×40的矩陣——矛盾矩陣，如表5-7所示（完整的表格詳見附錄），以便使用者查找。在矛盾矩陣中，首列內(nèi)容為39個改善參數(shù)，首行內(nèi)容為39個惡化參數(shù)；矩陣內(nèi)的數(shù)字編號為發(fā)明技巧的序號，編號的排列順序表示發(fā)明技巧應(yīng)用頻率的高低。5.4矛盾求解方法5.4矛盾求解方法5.4.2技術(shù)矛盾求解技術(shù)矛盾在矛盾分析的基礎(chǔ)上，按照改善參數(shù)與惡化參數(shù)查詢矛盾矩陣，并對推薦的發(fā)明技巧進(jìn)行分析，具體步驟如下。1）根據(jù)矛盾分析的結(jié)果確定的矛盾技術(shù)參數(shù)，查找TRIZ矛盾矩陣。2）對查詢得到的發(fā)明技巧進(jìn)行分析。3）選擇其中合適的發(fā)明技巧進(jìn)行矛盾問題求解，建立解決方案。需要注意的是，1）在矛盾求解之前，要先進(jìn)行矛盾分析，定義矛盾雙方的標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)，之后才能查詢矛盾矩陣；2）在矛盾矩陣中，一個技術(shù)矛盾（改善參數(shù)與惡化參數(shù)）最多對應(yīng)著4個發(fā)明技巧，要進(jìn)行分析和篩選.技術(shù)矛盾如何求解？5.4矛盾求解方法5.4.3技術(shù)矛盾求解實例大型鑄件在打磨過程中會產(chǎn)生大量粉塵污染物，因此需要設(shè)計除塵裝備來收集處理這些粉塵。傳統(tǒng)的龍門磨床（如圖5-58所示）在加工過程中，首先是砂輪調(diào)整至加工位置并高速旋轉(zhuǎn)，隨后工作臺帶著工件來回運(yùn)動并與高速旋轉(zhuǎn)的砂輪接觸實現(xiàn)鑄件打磨。龍門磨床這種通過工作臺移動來磨削鑄件的方式，導(dǎo)致龍門磨床體積較大，給除塵工作帶來了一定的困難。5.4技術(shù)矛盾求解第一步：確定技術(shù)矛盾擬采用密閉空間的方法來收集處理打磨粉塵，即盡可能地縮小機(jī)床的體積。但傳統(tǒng)磨床在保持結(jié)構(gòu)不變的情況下，只能通過縮小磨床結(jié)構(gòu)的參數(shù)來實現(xiàn)。而縮小工作臺、操作臺或其他輔助裝置的大小，可能會影響磨床操作的便利性。另外為了有效地收集鑄件打磨過程中產(chǎn)生的粉塵，考慮在除塵器排出口加設(shè)粉塵運(yùn)輸和壓實裝置，同時需要一個能夠根據(jù)粉塵壓實情況執(zhí)行開閉的閥門。通常的做法是引入反饋機(jī)制，即當(dāng)實時測量裝置測量到粉塵的量達(dá)到某一指標(biāo)時，反饋給控制閥門開關(guān)的設(shè)備。但是這種做法將引入測量裝置、控制器及閥門組成的機(jī)電系統(tǒng)，系統(tǒng)明顯變得復(fù)雜。5.4技術(shù)矛盾求解

技術(shù)矛盾1技術(shù)矛盾2如果縮小工作臺尺寸增加閥門與控制裝置那么減少運(yùn)動物體的體積（No.7）提高自動化程度（No.38）但是降低操作流程的方便性（No.33）增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度（No.36）

通過以上分析，根據(jù)3.4中的方法，獲得龍門磨床除塵系統(tǒng)設(shè)計中的技術(shù)矛盾如表5-8所示。表5-8自行車的技術(shù)矛盾5.4技術(shù)矛盾求解第二步：查找TRIZ矛盾矩陣表根據(jù)表5-8中的技術(shù)矛盾的標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)，查閱TRIZ矛盾矩陣表，找到發(fā)明技巧序號，如表5-9所示。這些發(fā)明技巧就構(gòu)成了解決矛盾的可能解的集合。5.4技術(shù)矛盾求解第三步：推薦的發(fā)明技巧分析從表5-9可知，對于技術(shù)矛盾1，可以采用第15，13，30，12條發(fā)明技巧進(jìn)行求解；對于技術(shù)矛盾2，可以采用第15，10，37，28條發(fā)明技巧進(jìn)行求解。查詢前面有關(guān)這些發(fā)明技巧，具體求解如下：#15一靜不如一動（動態(tài)化）：1）改變物體的性質(zhì)或外部環(huán)境，使其工作的每一階段都達(dá)到最佳效果；2）將物體分成彼此相對移動的幾個部分；3）使不動的物體成為動的。#13倒行逆施（反向）：1）用相反的作用代替技術(shù)條件規(guī)定的作用；2）使物體或外部介質(zhì)的活動部分成為不動的，而使不動的成為可動的；3）將物體顛倒。5.4技術(shù)矛盾求解#30薄如蟬翼（柔性殼體或薄膜）：1）利用軟殼和薄膜代替一般的結(jié)構(gòu)；2）用軟殼和薄膜使物體同外部介質(zhì)隔離。#12平起平坐（等勢性）：1）使一個系統(tǒng)或加工過程的所有點或方面處于同一水平，以減少重力做功；2）在系統(tǒng)內(nèi)部建立關(guān)聯(lián)，使系統(tǒng)可以支持等勢狀態(tài)；3）建立連續(xù)或完全互聯(lián)的組合及關(guān)系。#10未雨綢繆（預(yù)操作）：1）預(yù)先完成要求的作用（整個的或部分的），如加工成半成品；2）預(yù)先將物體安放妥當(dāng)，使它們能在所需地點立即完成所需要的作用。5.4技術(shù)矛盾求解#37熱脹冷縮（熱膨脹）：1）利用材料的熱膨脹（或熱收縮）；2）利用一些熱膨脹系數(shù)不同的材料。#28李代桃僵（機(jī)械系統(tǒng)替代）：1）用光學(xué)，聲學(xué)、味學(xué)等系統(tǒng)代替機(jī)械系統(tǒng)；2）用電場．磁場和電磁場同物體相互作用；3）由恒定場變?yōu)椴欢▓?，由時間固定的場變?yōu)闀r間變化的場，由無結(jié)構(gòu)的場變?yōu)橛幸欢ńY(jié)構(gòu)的場；4）利用鐵磁顆粒組成的場。5.4技術(shù)矛盾求解第四步：發(fā)明技巧應(yīng)用根據(jù)推薦的發(fā)明技巧，對前面存在的技術(shù)矛盾進(jìn)行求解，實現(xiàn)設(shè)計要求。對于技術(shù)矛盾1，根據(jù)4條發(fā)明技巧的比較分析，選擇“一靜不如一動”或“倒行逆施”兩個技巧進(jìn)行實施，使龍門磨床上原本來回移動的工作臺固定，而原本加工時固定的砂輪則來回運(yùn)動。這樣，工作臺的長度將減小一半，進(jìn)而減小機(jī)床的體積，使密閉空間搭建和除塵作業(yè)變得容易。5.4技術(shù)矛盾求解同樣地，對于技術(shù)矛盾2，根據(jù)4條發(fā)明技巧的比較分析，選擇“未雨綢繆”技巧進(jìn)行實施。即閥門預(yù)先關(guān)閉，只有當(dāng)粉塵的數(shù)量達(dá)到一定程度，對排灰口的結(jié)構(gòu)的壓力達(dá)到一定程度時，粉塵才能夠被排出，可以通過安裝彈簧實現(xiàn)預(yù)先關(guān)閉閥門的力。圖5-59為粉塵運(yùn)輸及壓實裝置的結(jié)構(gòu)，圖5-60為自動開閉閥門的結(jié)構(gòu)（于圖5-59結(jié)構(gòu)B位置）。閥門上有彈簧提供關(guān)閉的力，同時彈簧的力也充當(dāng)排灰時的阻力。閥門為阻力可調(diào)結(jié)構(gòu)，可以通過調(diào)節(jié)閥門阻力來調(diào)整粉塵壓實的壓力大小。5.4技術(shù)矛盾求解總結(jié)：本章節(jié)主要學(xué)習(xí)了什么是矛盾矩陣,矛盾矩陣如何用,技術(shù)矛盾如何求解以及技術(shù)矛盾求解實例，下一節(jié)課我們接著學(xué)習(xí)分離原理和物理矛盾求解。5.4技術(shù)矛盾求解5.4.4分離原理解決物理矛盾的核心思想是實現(xiàn)矛盾雙方的分離?，F(xiàn)代TRIZ在總結(jié)物理矛盾各種解決方法的基礎(chǔ)上，提出分離原理來解決物理矛盾。

TRIZ理論有四大分離原理：（1）空間分離（3）條件分離（2）時間分離（4）系統(tǒng)級別分離5.4矛盾求解方法每個分離原理對應(yīng)一系列求解問題的發(fā)明技巧，見表5-10。5.4矛盾求解方法空間分離原理沖突雙方在不同的空間上分離，即在空間上分離物體，使得物體的一部分表現(xiàn)為一種特性，在另一部分表現(xiàn)為另外一種特性。具體可以使用表5-10中對應(yīng)的發(fā)明技巧進(jìn)行空間分離。

使用的條件：對以上兩個空間段是否交叉進(jìn)行判斷，即如果兩個空間段不交叉，可以應(yīng)用空間分離，否則不可以應(yīng)用空間分離。5.4矛盾求解方法案例：高速公路希望越寬越好，可以便于更多汽車通行，但太寬會占用很多耕地，土地資源是有有限的，這樣對高速公路提出了又寬又窄的矛盾要求。解決的方法之一就是架設(shè)高架橋，汽車在寬敞的高架公路上通行，不會占用很多的土地，這樣農(nóng)作物與汽車在不同的空間，相互不影響，如圖5-61所示。圖5-61高速公路5.4矛盾求解方法2.時間分離原理沖突雙方在不同的時間段上分離，即物體在某一時間段表現(xiàn)為一種特性，在另一時間段表現(xiàn)為另外一種特性。具體可以使用表5-10中對應(yīng)的發(fā)明技巧進(jìn)行時間分離。

使用條件：對以上兩個時間段是否交叉進(jìn)行判斷，即如果兩個時間段的沖突不趨向同一個方向變化，即可以應(yīng)用時間分離，否則不可以應(yīng)用時間分離。5.4矛盾求解方法案例：無人機(jī)在飛行時升力足夠大，希望槳葉要足夠大，而在存放和攜帶時希望槳葉要足夠小，這樣面臨著希望無人機(jī)既大又小的矛盾。而這個矛盾發(fā)生在飛行和攜帶兩個不同的時間段，故可以采用了時間分離原理，設(shè)計成折疊式無人機(jī)，這樣在飛行時展開槳葉及其支架，而攜帶時收起槳葉與支架，體積就很小了，如圖5-62所示。圖5-62折疊無人機(jī)5.4矛盾求解方法3.條件分離原理沖突雙方在不同的條件下分離，即物體在特定的條件下表現(xiàn)為某一特性，在另一種條件下表現(xiàn)為另一種特性。具體可以使用表5-10中對應(yīng)的發(fā)明技巧進(jìn)行條件分離。

使用條件：對以上兩種條件下是否交叉進(jìn)行判斷。換而言之，當(dāng)系統(tǒng)或關(guān)鍵子系統(tǒng)沖突雙方在某一條件下只出現(xiàn)一方時，則可以應(yīng)用基于條件的分離原理，否則不可以應(yīng)用條件分離。5.4矛盾求解方法案例：人們希望汽車能夠高速運(yùn)行，以便快速到達(dá)目的地，也希望能夠低速運(yùn)行，以便運(yùn)行安全，這就面臨著對汽車既快又慢的矛盾要求。這個矛盾能夠在改變速度的條件下得到解決，故可利用條件分離原理求解，即在汽車傳動系統(tǒng)中安裝變速器，當(dāng)需要增速或者減速時，操作汽車檔位就可以了，如圖5-63所示。圖5-63變速器5.4矛盾求解方法4.系統(tǒng)級別分離原理沖突雙方在不同的系統(tǒng)級別下分離，即物體在子級別表現(xiàn)某一特性，在高級別表現(xiàn)另一特性。具體可以使用表5-10中對應(yīng)的發(fā)明技巧進(jìn)行系統(tǒng)級別分離。

使用條件：對以上不同級別是否交叉進(jìn)行判斷，當(dāng)兩個系統(tǒng)級別不交叉，可以應(yīng)用系統(tǒng)級別分離原理，否則不可以應(yīng)用系統(tǒng)級別分離。

5.4矛盾求解方法案例：對于自行車的鏈條，人們希望它有足夠的剛性，但同時又要具備一定的柔性，這就面臨著對鏈條既剛又柔的矛盾。這個矛盾可以運(yùn)用系統(tǒng)級別分離原理解決。如圖5-64所示為自行車鏈條，在局部位置，鏈節(jié)是剛性的，而相對于整條鏈來說，鏈條又是柔性的。圖5-64自行車鏈條5.4矛盾求解方法5.4.5運(yùn)用分離原理解決物理矛盾解決物理矛盾的核心思想是：利用分離方法，將對同一個對象的某個特性的互斥要求分離開，并分別予以滿足。在面對物理矛盾時，需要確立問題的矛盾雙方，選擇適用于本問題的分離原理類型，即是從空間角度分離矛盾雙方，還是利用不同時間段分離矛盾雙方，或者利用其他的原理分離矛盾，進(jìn)而結(jié)合自身的知識和經(jīng)驗，利用分離原理與發(fā)明技巧對應(yīng)表查找發(fā)明技巧，獲得一個可行的解決方案。5.4矛盾求解方法解決物理矛盾的過程可以分為以下四步：首先，將要研究的問題抽象成物理矛盾的形式，并確定兩個相反的特性；其次，確定解決物理矛盾的分離原理；再次，根據(jù)分離原理選擇相應(yīng)的發(fā)明技巧，得到解決物理矛盾的一般解；最后，根據(jù)實際情況，得出解決特定問題的特殊解，具體流程如圖5.65所示。圖5-65物理矛盾解決流程5.4矛盾求解方法案例：可變面積方桌設(shè)計1）描述具體問題目前市場上大多數(shù)桌子的面積都是固定不變的，無法應(yīng)對有時需要增加面積的要求。有的雖然可以變換面積，但是增加的面積卻很小，同時在增加桌面的面積時，桌子的輪廓還發(fā)生了改變。2）定義物理矛盾選擇面積參數(shù)，填寫表4-17（此處略），通過填表看到，這里面臨的物理矛盾是既希望桌子的面子大，又希望桌子的面積小。3）選擇發(fā)明技巧根據(jù)問題描述，選擇條件分離原理最適合。查找分離原理與發(fā)明技巧對應(yīng)表5-10，在應(yīng)用條件分離原理求解時可以利用的13個發(fā)明技巧，分別為1（化整為零）、7（層出不窮）、25（自動自發(fā)）、27（改頭換面）、5（珠聯(lián)璧合）、22（變廢為寶）、33（物以類聚）、6（一專多能）、8（分庭抗禮）、14（毀方投圓）、35（隨機(jī)應(yīng)變）、13（倒行逆施）。5.4矛盾求解方法4）獲得解決方案這里選擇發(fā)明技巧“珠聯(lián)璧合”，把相鄰的物體的操作聯(lián)合起來，受其啟迪，可以增加機(jī)構(gòu)，使桌子可以進(jìn)行整體的聯(lián)動操作。在不同狀態(tài)下，桌面由不同的組件構(gòu)成。桌子存在兩種狀態(tài)：第一種是小面積狀態(tài)?？蓸?gòu)成桌面的組件分別位于4個層間。最頂層是4塊面積一致的矩形板、中間層是4塊尺寸一致的楔形板、最底層是16多邊形板。如圖5-66a所示。此時只有最頂層的4塊矩形板組合形成桌面。5.4矛盾求解方法第二種狀態(tài)是大面積狀態(tài)，如圖5-66b所示。此時在上一狀態(tài)中位于中間層的楔形板朝4個方向向外伸展，同時位于底層的多邊形板和位于最頂層的矩形板分別上移和下移，這樣所有可構(gòu)成桌面的組件同時處在一個水平面上，構(gòu)成大面積桌面。將桌子設(shè)計成多層的結(jié)構(gòu)后，桌子面積就是可變的，同時桌子形狀不會發(fā)生改變。5.4矛盾求解方法5.4矛盾求解方法5.4.6拓展分析與可拓變換解決矛盾問題不相容問題：現(xiàn)有的條件下一個目標(biāo)不能實現(xiàn)可拓創(chuàng)意：解決不相容問題的創(chuàng)意求解的簡化步驟:與可拓創(chuàng)新四步法的不同5.4.6.1解決不相容問題的可拓創(chuàng)意生成方法建模：P=G*L，G↑L（原問題與核問題）判斷：目標(biāo)與條件哪個不可以改變、相容度拓展：拓展目標(biāo)或條件變換：對目標(biāo)或條件實施變換再判斷：變換后的相容度優(yōu)選：獲取較優(yōu)可拓創(chuàng)意5.4矛盾求解方法原問題分析，確定原問題的目標(biāo)和條件建立原問題的可拓模型設(shè)定評價特征，建立核問題的可拓模型目標(biāo)或條件的拓展分析或共軛分析實施可拓變換，相應(yīng)的傳導(dǎo)變換判定相容度>0?獲得解決不相容問題的多個創(chuàng)意評價選優(yōu)，獲得解決不相容問題的較優(yōu)創(chuàng)意YESNO非不相容問題，結(jié)束不相容問題求解的一般流程判定變換后的相容度>0?NOYES實施變換的運(yùn)算相應(yīng)的傳導(dǎo)變換確定變換路徑，建立相容度函數(shù)5.4矛盾求解方法5.4.6.1解決不相容問題的可拓創(chuàng)意生成方法如何用6根長度為6cm的竹牙簽擺4個正三角形？界定問題的目標(biāo)和條件：目標(biāo)：擺出4個正三角形

目標(biāo)涉及的對象：正三角形組條件：6根長度為6cm的牙簽

條件涉及的對象：牙簽組案例1：5.4矛盾求解方法5.4.6.1解決不相容問題的可拓創(chuàng)意生成方法正三角形組4個三角形個數(shù)6cm擺放位置三角形邊長平面正三角形組（1）建?！镌獙崿F(xiàn)的目標(biāo)中的對象物特征量值正三角形組三角形個數(shù)4個三角形邊長6cm擺放位置平面5.4矛盾求解方法5.4.6.1解決不相容問題的可拓創(chuàng)意生成方法牙簽組6根牙簽數(shù)量竹材質(zhì)6cm牙簽長度牙簽組（1）建?！镌獥l件物元物特征量值牙簽組牙簽數(shù)量6根牙簽長度6cm材質(zhì)竹5.4矛盾求解方法5.4.6.1解決不相容問題的可拓創(chuàng)意生成方法（1）建?！镌繕?biāo)和條件中的對象形成的多維物元表：判斷：目標(biāo)與條件中的對象及其量值哪個不可以改變？物特征量值正三角形組三角形個數(shù)4個三角形邊長6cm擺放位置平面物特征量值牙簽組牙簽數(shù)量6根牙簽長度