1、第三章 发明原理,第一节 发明原理概述,第二节 发明原理介绍,你可以等待100年获得顿悟，也可以利用这些原理用15分钟。里根奇.阿奇舒勒,Altshuller通过对大量的专利进行了研究、分析、总结，提炼出了TRIZ理论中最重要，具有普遍用途的40个发明原理。其成功揭示出创造发明的内在规律和原理，快速确认和解决系统中存在的矛盾，而且他是在技术的发展进化规律及整个产品发展过程的基础上运行的。运用TRIZ理论可大大加快发明创造的进程，提高产品创新速度。40个发明原理更像是向我们开启了一道发明问题解决的天窗，将发明从魔术推向科学。接下来，我们共同学习一下四十个发明原理！,1、绪论,2、发明原理内容,具
2、体内容如下：,1、分割原理（分离）,大鼎带耳高133厘米，长110厘米，宽78厘米，重达875公斤。庞大器物，分块浇铸。,司母戊鼎,A将物体分割成独立的部分。,现代应用实例：为垃圾的回收分门别类地设置多个不同的回收箱。,大货车分割成独立的 车头与车厢,发射中的M270和正在爆裂的M270子母弹,1、分割原理（分离）,B使物体分成可拆卸的(易于组装)。,现代应用实例：,组合家具,活动房屋,1、分割原理（分离）,C增加物体被分割的程度。,现代应用实例：,活动百叶窗取代 整幅大窗帘,1、分割原理（分离）,钢筋混凝土梁的运输,工程背景：,钢筋混凝土梁广泛用于民用和工业建筑。往往是在工厂造好以后，才运送
3、到工地。过宽的单段工字型钢筋混凝土梁在公路上运输时需要专用的运输车辆。在许多情况下，（尤其是狭窄路面或山区）预制混凝土梁的运输都是个大问题。,单组钢梁,路面的 最大宽度,1、分割原理（分离）,钢筋混凝土梁的运输,应用分割原理将预制钢筋混凝土梁分成容易组装和拆卸的两部分。,钢梁分 成两半,一半钢梁,另一半钢梁,平底板,加强柱,螺母,螺栓,1、分割原理,2、抽取原理,海拔1612米武夷山主峰大殿的避雷装置,A从物体中抽出产生负面影响(干扰)的部分或属性。,将物质中不需要的部分或有妨碍的性质抽取出来 现代应用实例： 干燥剂、冰箱除味剂将潮气和异味抽出。,医学透析治疗 为防止病人过多地接触X光，一个特
4、殊设计的铅屏使X光只射在必需的部位,2、抽取原理,B只物体中抽取必要的部分或属性。,现代应用实例： 用光纤或光波导分离主光源，以增加照明点； 成分献血，只采集血液中的血小板； 微波滤波器；,飞机的副油箱（进入战斗时，抛弃副油箱）,手机中的SIM卡,2、抽取原理,3、局部质量原理,三个金人哪个最有价值？,A将物体或外部介质(外部作用)的一致结构过渡到不一致结构。,现代应用实例：晶体定向生长、氮化、扩散过程的温度梯度代替恒定、均一的温度。,USB接口,凸轮机构,矿井中为减少粉尘用是喷水装置 向煤矿巷道里喷水，水滴越小，防尘效果越好，但微小水滴易形成雾，造成现场工作困难。解决的办法是：喷水枪是由形成
5、沿着小水滴外加一层大水滴组成的锥形面。,3、局部质量原理,B使物体的不同部分具有不同的功能。,现代应用实例： 有轨电车具有用以沿轨道运动的金属轮和用于在无轨地段运行的普通汽车轮，沿轨道运行时，普通汽车轮作为推进装置，而金属轮用来控制运动方向。,带多种常用工具的瑞士军刀,计算机键盘,尘土过滤器 内层过滤器（进一步过滤孔稍小）外层过滤器（初过滤孔稍大）,3、局部质量原理,C使物体的每一部分处于最有利于其运行的条件下。,现代应用实例： 太阳能硅电池随动装置，用以获取太阳的最好照射,工具箱,超声波钻孔机 为降低温度，核心部分用导热材料， 外围部分用耐磨材料,3、局部质量原理,提高液流流速的测量精度,工
6、程背景：,管道内的流速较低时，出入孔间的压差较小。如果压差下降到某个临界值时，测定的准确度就会大大降低。,导管,流体,旁通部分,流量计,测量精度会因 流速降低而下降,3、局部质量原理,提高液流流速的测量精度,根据局部特性原理将将测量装置由均匀结构改为不均匀结构： 1、将进入流量计的液体嘴安装在旁通口上，以确保输入液体的压力； 2、使用截面缩小的管道。,流量计,喷嘴,缩小截面,3、局部质量原理,6000年前的穿绳提水陶罐,4、非对称原理,A将物体的对称形式变为不对称的形式。,现代应用实例： 为改善密封性，将O型密封圈的截面由圆形改为椭圆形； 在搅拌容器中，使用不对称形的搅拌叶片；,电插头 (引入
7、形状不对称用于吸引人们的注意来防止不正确的使用),4、非对称原理,21,B如果物体是不对称的，则加强它的不对称程度。,现代应用实例：,底部呈斜面的液化气罐 一旦燃气快用完时， 燃气罐会自动发生倾斜,电力冶炼炉 电极非对称地置于炉中，以方便矿石的送入和金属溶液的流出,4、非对称原理,22,5、组合原理,战国时期，我国的青铜铸剑,23,A把相同的物体或完全类似操作的物体联合起来。,现代应用实例： 将多层玻璃用水粘合在一起，便于磨削加工； 组合音响设备（收音机、CD、磁带等） 水陆两用汽车；,集成电路板上的多个电子芯片,5、组合原理,B把时间上相同或类似的操作联合起来。,现代应用实例： 利用生物芯片
8、可同时化验多项血液指标； 摄影机在拍摄影象时同时录音； 计算机反病毒软件在扫描病毒的同时完成隔离、杀毒、移动/复制文件等操作。,冷热水混和龙头；,坑道里装有喷嘴的掘进器 将热蒸汽喷向冻土以便采掘,5、组合原理,6、多元性原理,石刃,石斧,使一物件或物体具有多种功能，以取代其他部分。,现代应用实例： 门铃和烟气报警器组合； 多用途可折叠沙发床； 带有圆珠笔的教鞭； 具有扫描、传真和复印功能的打印机； 带电击器的手电筒； 便携水壶的盖子同时也是水杯。,牙刷的把柄内装牙膏,门铃和烟气报警器组合,6、多元性原理,7、嵌套原理,早在宋代出现中空、可转动的双层象牙雕,A一个物体位于另一个物体之内,而后又位
9、于第三个物体之内等。,现代应用实例： 伸缩式天线； 液压起重； 伸缩式钓鱼杆；,俄罗斯套娃,悬浮式储油箱 可同时存储不同型号的原油,7、嵌套原理,B让物体穿过另一个物体的空腔。,现代应用实例： 手机书写笔（平时插入机体上专用的孔中）; 汽车平台上的起重机的伸缩起重臂。 折刀和可伸缩刀；,滑行门/推拉门,教鞭笔,7、嵌套原理,8、重量补偿原理,曹冲称象,A将物体与另一具有升力的物体组合，来补偿物体的重量。,现代应用实例： 气球、降落伞、飞艇、船、潜水艇等。,用氦气球悬挂广告条幅,救生圈,8、重量补偿原理,B利用外部环境(空气动力或流体动力或其它力)来补偿物体的重量,现代应用实例： 风力发动机离心
10、制动性转速调节器将调节器的负载制成可产生气动力制动作用的桨叶形，安装在转子的垂直轴上，在风增大时，将发动机转子的转速控制在一个限定的范围 在月球车轮胎里设置球形重物，用以降低月球的重心，保持月球车的稳定性。 水翼船、潜水艇,轮船 (应用水上浮力承载重物),有浮力的材料制作毛笔笔杆,8、重量补偿原理,33,9、预先反作用原理,元代(1316年)所制有着三级漏壶的浮箭式刻漏,A预先施加反作用，来消除不利影响。,针对需要完成的作用而可能出现的不利因素，预先施加反作用，用以防范其不利因素的产生。 现代应用实例： 在建造铁道时，在铁 道路基转弯处，向转弯产生 离心力方向的一侧倾斜。,内有波纹层的包装箱纸
11、板 在制作时使其波纹层和表面层反向弯曲，当胶水干燥后，纸板即可达到平直状态,9、预先反作用原理,B如果物体处于受拉伸状态，预先施加压力。,现代应用实例： 为使混凝土在拉伸状态下很好地工作，预先通过压缩的方法将其缩短（提供预应力）,在灌注混凝土之前，对钢筋施加应力,9、预先反作用原理,10、预先作用原理,在南宋末年，在蒙古军队攻占襄阳的战斗中，首次使用了半自动投射的抛石车,襄阳炮,A预先完成要求的作用(整个的或部分的)。,现代应用实例： 邮票打孔；,不干胶粘贴 （预先将塑料带粘上胶制成“胶带纸”，到时可随用随扯）,为了解决铁道枕木易于腐朽的问题， 预先給树木刷上渗透漆,10、预先作用原理,B预先
12、将物体安放妥当,使它们能在现场和最方便地点立即完 成所起的作用。,现代应用实例： 为解决马路两旁树木的浇灌，在树底土壤中预先埋入水管； 道路转弯、分岔或出口处设置的预先提示牌； 手机预设单键拨号功能；,在停车场安置的咪表预付费系统,打石膏时预置锯片,10、预先作用原理,以事先准备好的应急手段补偿物体的低可靠性。,现代应用实例： 图书中的防盗磁卡； 汽车安全气囊； 码头边上的防撞轮胎； 电闸盒里的保险丝。,应急楼梯/防火通道,备用降落伞,11、预置防范原理,12、等势原理,重达46.5吨的永乐大钟悬挂在二层钟楼上,改变工作状态而不必升高或降低物品。,现代应用实例： 三峡大坝的水闸利用注水系统调整
13、水位差； 方便轮椅通行的无障碍通道； 为方便汽车维修设置的地槽；,工厂中自动运料小车 与操作台同高的传送带,运送大型预制混凝土管的卡车 带轮子的“车臂”穿过管子使它稍离地面，即可起运,12、等势原理,13、反向作用原理,春秋战国时期，楚国有个卖兵器的人，在市场上把矛和盾放在一起叫卖的传说。,从 1901年的“吹尘器到“吸”尘器（赫伯布斯）,A不用常规的解决办法，而是反其道而行，逆向思维。,现代应用实例： 在切割金属时，按常规，用冷却液浇在刀具和被加工件的表面上进行冷却。然而，采用局部冷却工具的工艺，同时给予局部激光，可以大大改善金属切割的质量和经济性。 采用冷却内置件的方法，使两个套紧的物体分
14、离，而不是用加热外层的物体。,13、反向作用原理,B使物体或外部介质的活动部分变为不动的，而使不动的成 为可动的。,现代应用实例：把杯子倒置，从下边喷入水来进行 清洗；,普通车床,13、反向作用原理,C使物体运动的部分颠倒。,现代应用实例：,“游泳跑步机” (2.6 X 5.2),铸造大型薄壁零件装置 按常规，铸件是处于静止状态，当铸造大型薄壁铸件时，让装有铁水的浇杯静止，而让装有铸型的工作台运动。,跑步机,13、反向作用原理,防暴盾,工程背景：,手持式防弹盾牌仅能够保护使用人员的部分身体。为了防护整个身体，盾牌的面积必须增大。但是，增大盾牌面积会使得盾牌变得沉重、巨大，而且不便于使用。,旧式
15、手提 防暴盾,因面积小不足以防护全身,加大盾的面积会使盾变得很沉重使用不便,13、反向作用原理,新型手持防暴盾,用与原来相反的动作达到相同的目的(手持式防弹盾牌必须携带使用。反向作用原理建议：使用防弹盾牌时不必携带。),新型的防暴盾,滚轮,13、反向作用原理,A将直线部分用曲线代替，平面部分用曲面代替，立方结构改成球体结构。 应用实例：在结构设计中用圆角过渡，避免应力集中；,14、 曲面化原理,在家具底部安装轮子，便于移动，比如椅子；,B使用滚筒、球体、螺旋状等结构。 应用实例：螺旋形楼梯 C从直线运动改成回转运动，利用离心力。 应用实例： 甩干洗衣机,14、 曲面化原理,莫比乌斯环,A使物体
16、或其环境自动调节，以使其在每个动作阶段的性能达到最佳。 应用实例：可调整座椅、可调整反光镜,15、 动态原理,B把物体分成彼此相对移动的几个部分。 应用实例： 笔记本电脑、无线键盘和鼠标、折叠椅,15、 动态原理,15、 动态原理,C将不动的物体改变成可动的，或具有自适应性。 应用实例：吸管，医用肠镜、胃镜,如果期望难以100%的实现时，则 应部分达到或超越理想效果，大 大简化问题。 应用实例： 缸筒外壁刷漆注、射器打针可将缸筒浸泡在盛漆的容器中完成, 但取出缸筒后外壁粘漆太多,通过快速旋转可以甩掉多余的漆。用针管抽取液体时不能吸入准确的计量,而是先多吸再把多余的液体排出.,16、部分超越原理
17、,A当物体作线性运动有问题，则使物体在二维平面上移动，再如由平面运动也可以过度到三维空间。 应用实例：螺旋楼梯可以减少占用的房屋面积 B用多层结构代替单层结构。 应用实例：K1的6碟CD机、立体车库、 立交桥,17、 多维原理,17、 多维原理,C使物体倾斜或侧置。 应用实例：垃圾自动卸载车D使用给定表面的“另一面”。 应用实例：内嵌式门铰链、双面的地毯 及双面可穿的衣服,初始的工况:用于航空摄影的地面标志盘 可以帮助驾驶员更准确地找 到地面控制点。,地面标志盘,实例描述:原有地面标志盘为镜面反射，不容易发现。,改善后的标志盘,17、 多维原理,A使物体处于振动状态。 应用实例： 电动剃须刀、
18、手机的来电振动功能 B对已振动的物体，则增加振动的频 率(到超声波)。 应用实例： 振动送料器,18、机械振动原理,18、机械振动原理,C使用物体的共振频率。 应用实例： 核磁共振来诊断疾病 微波炉利用微波使水分子共振来加热 音叉 D用压电振动器代替机械振动器。 应用实例： 石英晶体振荡驱动高精度钟表,18、机械振动原理,E使用超声波与电磁场振荡耦合。 应用实例： 在高频炉里混合合金，使混合均匀； 利用超声波清洗物件；,A用周期性动作或脉动代替连续动作。 应用实例： 点焊、警灯 B如果行动已经是周期性的，则改变其频率。 应用实例： 用变幅值与变频率的报警器代替脉动报警器 轿车的ABS刹车系统。
19、 C利用脉动之间的间隙来执行其他动作。 应用实例： 医用心肺呼吸系统中，每5次胸腔压缩后进行1次呼吸,19、周期性动作原理,A持续工作(使物体的所有部分都一直处于满负荷工作状态)。 应用实例： 汽车在路口停车时，飞轮储存能量 ，以便汽车随时启动。 B消除空闲的、间歇的行动和工作。 应用实例： 打印机的打印头在回程过程中也进行打印。 双向打气筒在活塞的回程也能打气 C将往复运动改为转动。 应用实例：铅笔刀,20 、有效作用连续原理,快速地执行一个危险或有害作业，高速跃过某些过程或阶段(有害或危险的)。 修理牙齿的钻头高速旋转，以防止牙组织升温被破坏。 发动机快速跃过共振转速范围；,切断管路的方法
20、,21、 快速原理,A利用有害的因素(特别是对环境的有害影响)来获得有益的效果。 应用实例：热电站污水回收利用； 回收废物二次利用,如再生纸等；,22、变害为利原理,22、变害为利原理,B“以毒攻毒”,将一有害因素与另一有害因素结合，抵消有害因素。 应用实例： 潜水中用氮氧混合气体，以避免单用造成昏迷或中毒 C提高有害运作的程度已达到无害状态。 应用实例： 森林灭火时用逆火灭火,A进行反向联系。应用实例： 声控灯 音乐喷泉 用于探测火与烟的热/烟传感器B如果已存在反向联系，则改变它。 应用实例： 飞机接近机场时，改变自动 驾驶系统的灵敏度。 电饭煲根据食物的成熟程度来自 动加温或断电。,23、
21、反馈原理,A采用中介物质传递某一物体或中间过程。 应用实例： 用拨子弹琴 商品流通中的货币 B把一个物体和另一个易拆除的临时物体附加在一起(随后能比较容易地分开) 应用实例： 化学反应中的催化剂 饭店上菜的托盘,24、中介原理,A使物体应当为自我服务，完成辅助和维修工作。 应用实例： 自清洁玻璃、自动饮水机 太阳能电池、不倒翁、抽水马桶 B利用废弃的材料、能量或物质。应用实例： 包装材料的再利用 玉米丰收后秸秆还田 利用日电厂余热供暖,25、自服务原理,A使用简单、便宜的复制品代替难以获得的、 昂贵的、复杂的、不方便的或易碎的物体。 应用实例： 虚拟驾驶游戏机、沙盘 B用光学复制品或图形代替实
22、物，图像可以放大或缩小。 应用实例： 用卫星照片代替实地考察 C可见光仪器可由红外线或紫外线仪器代替。 应用实例：利用紫外光诱杀蚊蝇,26、复制原理,用廉价的物体代替一个昂贵的物品， 在性能上稍作让步。应用实例： 一次性纸杯等生活用品一次性医药用品,27、替代原理,A用光学、声学、味学等设计原理代替力学设计原理。 应用实例： 天然气中混入难闻的气体代替机械或电子传感器来警告人们天然气 的泄漏。 电视遥控器 B采用与物体相互作用的电场、磁场及电磁场。 应用实例： 为了混合两种粉末，使其中一种带正电荷，另一种带负电荷。,28机械系统的替代原理,C用可变场替代恒定场，随时间变化的可动场替代固定场，随
23、机场替代恒定场。 应用实例： 早期的通讯系统用全方位检测,现在用特定发射方式的天线. D用铁磁颗粒组成的场。 应用实例： 铁磁催化剂，呈现顺磁状态.,28机械系统的替代原理,使用气体或液体代替物体的固体部分，从而可利用空气或水产生膨胀，或利用气压和液压起缓冲作用。 应用实例： 充气床垫、安全气囊 木工使用的气动钉枪(压缩空气驱动),充气夹具,29、压力原理,安全气囊,A使用软性外壳或薄膜替代传统的结构。 应用实例：薄膜开关 B用软壳或薄膜把对象和外部环境隔开。应用实例： 餐厅内部的屏风 舞台上的幕布将舞台与观众隔开 鸡蛋专用箱 保鲜膜,30、柔化原理,A使物体多孔或利用添加多孔元件(如镶嵌、覆
24、盖等) 应用实例： 充气砖、泡沫材料 B如果一个物体已经是多孔的，则利用这些孔引入有用的物质或功能。 应用实例： 药棉、活性碳,31、孔化元理,A改变物体或其周围环境的颜色 应用实例： 变色墨镜B改变难以观察的物体或观察过程的透明性或可视性。 应用实例：透明创可贴、 感光玻璃，随光线改变其透明度,32、色彩原理,感光玻璃,C采用有颜色的添加剂，使不易观察的物体或过程容易观察到。 应用实例： 紫外线荧光笔辨别伪钞D如果已经加入了颜色添加剂，则借助发光物质。 应用实例： 电源开关涂上荧光物质。,32、色彩原理,将物体与其相互作用的其他物体 用同一(或相近)材料制作。 应用实例：用金刚石切割钻石,3
25、3、同质性原理,A已完成自己的使命或无用的物体部分应当剔除(通过溶解、蒸发等手段)或在工作过程中直接变化。 应用实例： 可降解餐具 子弹壳 B剔除的部分应当在工作过程中直接再利用。 应用实例： 水循环系统 自动铅笔,34、抛弃与再生原理,A改变系统的物理状态。 应用实例： 酒心巧克力、固体胶水B改变系统的浓度或密度。 应用实例：洗手液,35、性能转化原理,洗手液,C改变系统的灵活程度。 应用实例： 橡胶硫化可改善其弹性和耐用性。D改变系统的温度和体积。 应用实例： 食物的烹饪、低温保鲜,35、性能转化原理,利用物质相变转化时发生的现象(如:热量的吸收或释放引起物体体积变化) 应用实例： 利用水
26、凝固成冰时体积增大，这一特性进行无声爆破； 利用相变材料制作的降温服 加湿器加湿器使液态水变为气态。,36、相变原理,A利用材料的热膨胀冷缩性质。 应用实例： 温度计 在过盈配合装配中，冷却内部件，加热外部件，装配完成后恢复常温，两者实现紧配合。 B利用热膨胀系数不同的材料。 应用实例： 双金属片传感器,37/热膨胀原理,38、加速氧化原理,A使用富氧空气代替普通空气。 应用实例： 水下呼吸系统中存储浓缩空气B使用纯氧代替富氧空气。 应用实例： 用氧气乙炔火焰高温切割,C使用电离射线处理空气或氧气，使用离子化的氧气。 应用实例： 离子化氧气可用于化学反应中的催化剂D用臭氧代替离子化的氧气、 应用实例： 臭氧溶于水中去除船体上的有机污染物 臭氧消毒机,38、加速氧化原理,A用惰性气体环境代替通常环境。 应用实例： 为了防止炽热灯丝的失效，让其置于 氩气中（霓虹灯）B在真空中进行某个过程。 应用实例： 真空包装 吸尘器,39、惰性环境原理,用复合材料替代单一材料。 应用实例： 钢筋混凝土结构混纺地毯，具有良好的阻燃性能,40复合材料,
