创新原理及其应用.docx

1、创新原理及其应用第四章 创新原理及其应用 创新原理（也称“发明原理”），是建立在对上百万的专利分析的基础上， 蕴涵了人类发明创新所遵循的共性原理，是TRIZ中用于解决矛盾（问题）的基 本方法。这40条创新原理是阿奇舒勒最早奠定的TRIZ理论的基础内容。实践证 明，这40条创新原理，是行之有效的创新方法，比较容易学习和掌握，通常读 者练习和实际使用的频率也最高。 下面是对40条创新原理的逐条的具体介绍。在介绍每条创新原理时，我们 不仅简要地介绍它们的基本内容，给出一些在工程技术领域的应用实例，同时也 尽量给出了一些非工程领域（例如管理或商业）的应用实例，以便读者全面地 理解和记忆这些原理。 一、

2、分割原理 如图4-1所示。 1分割原理的具体描述 1)把一个物体分成相互间独立的几个部分； 2)把一个物体分成容易组装和拆卸的部分； 3)提高系统的可分性，以实现系统的改造。 应用案例2I案例4-11 废旧物资回收系统 “、A二、入，、二二抽六确JT不部介”的实例。为解决可回收 这是“把一个物体分成相互JaJ拄皿们2I- of W- as 19T v.4 o J M1jai IA.9-A9、厂丁二 与不哥C7收，不同材料，如玻璃、纸、铁罐等的综合利用，人们把一个大垃 圾箱，分成相互间独立的几个较小回收箱，如图4-2所示。 I案例4-21 图4-2废旧物资回收系统 这是“把一个物体分成容易组装和

3、拆却的部分”的实例，如图4-3所示。 图4-3组合家具 案例4-31 可调节百叶窗 这是一个“提高系统的可分性，以实现系统的改造”的实例。人们用可 调节百叶窗代替幕布窗帘，只要改变百叶窗叶片的角度，就可以调节外界射 入的光线。 案例4-41 军用飞机油箱 当军用飞机的油箱破损时，极易引起燃料大量外泄，继而引发爆炸的事 故。为此，人们将油箱分隔成很多小隔间，以防止这类事故的发生。但这种 办法在理论上可行，而实际操作上并不方便，怎么办呢？利用分割原理，人 们找到了解决问题的办法，即在军用飞机油箱中，装设一种蜂窝状材料。这 种看来有点粗糙的材料，实际是一种多孔的海绵体，它们将油箱分成无数个 小“隔间

4、”。从而比较理想地解决了这个难题。 3使用技巧 如果系统因重量或体积过大而不易操纵，则将其分割成若干轻便的子系统，使 每一部分均易于操纵。在管理学和心理学上，也可以对组织和观念进行分割及组合。 4课堂讨论 以下是一些利用分割原理来解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么， 请你说一说。 1)把一辆大型载重卡车分成车头和拖车两个独立的部分； 2)大型项目的总体设计与各分项设计； 3）小袋包装茶叶； 4）用粉状焊料代替棒状焊条； 5）将一个磁盘，分成多个分区； 6)将一个大管径的输送空气管路的直角弯头分割成若干个小弯头，改善了 管路内的气流，并降低了气流的紊流效应； 7）人们将书籍划分为多个章节，

5、以改善材料的陈述方式，以及材料被读者 理解和接受的方式。 二、抽取原理 所示。4-4如图 1抽取原理的具体描述 1)从物体中抽出可产生负面影响的部分或属性； 2）仅从物体中抽出必要的部分和属性。 2应用案例 案例4-51 避雷针 利用避雷针，把雷雨云中的电荷引入大地，从而避免建筑物道受雷击， 所示。4-5如图 这是一个“从物体中抽出可产生负面影响的部分或属性”的实例。 案例4-61 光纤 大厅内，照明灯的下方十分明亮，而墙角处却显得比较阴暗。我们可以 利用光纤，把灯光从大厅的中央，均匀地引到大厅的四面八方。这既改善了 光线分布的均匀性，也大大地节约了能源。这是一个“从物体中抽出必要的 部分或属

6、性”的实例。 I案例4-7 海军声呐 军舰在航行过程中，会从军舰上的各种设备里产生出大量电磁波。这些 电磁波，严重干扰了水下声呐的正常工作，怎么办？ 人们利用抽取原理，成功地解决了这个问题。为把电磁波的干扰分离， 我们可让声呐系统远离军舰。这只须用遥控装置拖曳声呐，让声呐与军舰保 持一定距离，干扰电磁波便自然远离声呐，而不会起负面作用了。 3使用技巧 把系统中的功能或部件分成有用、有害部分，视情况抽取出来。切记：抽取 的目的是为系统增加价值。抽取可同样应用于非实物或虚拟情况。 4课堂讨论 以下都是利用抽取原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么，请你 说一说。 安装超声波驱鸟器，使飞鸟远离

7、机场；1) 2)将狗的吠叫声这一特性抽取出来，引人到机器狗中； 3)从鸡蛋中分离出蛋清，用来烘烤面包； 4）高速公路上的隔音屏障； 5)化工生产中的萃取工艺； 6)猎头为用人单位遴选优秀人才； 7）融资收买运用抽取原理，以在与各组成部分组合为单项业务时相比，各 被抽取业务组成部分在公开市场上更有价值时，使股东价值最大化。 三、局部质量原理 如图4-6所示。 1局部质量原理的具体描述 1)将物体、环境或外部作用的均匀结构，变为不均匀的； 2）让物体的不同部分，各具不同的功能； 让物体的各部分，均处于完成各自动作的最佳状态。3) 2应用案例 【案例4-81 瑞士军刀 在一把小刀上，折叠着多种常用工

8、具，如小刀、剪子、起瓶器、螺丝刀 等。显然，这把瑞士军刀的不同部分，具有不同的功能。 案例4-9 多格餐盒 在一个餐盒中，设置了多个间隔；在不同的间隔中，可放置不同的食物， 如图4-7所示。这种结构，避免了不同间隔内的食物彼此“串味”。显然，此 时多格餐盒的各部分，均处于各自运作的最佳状态。 I案例4-101 非圆齿轮传动机构 非国齿轮传动机构具有实现非匀速比传动的特点，即当主动齿轮作匀速 所示。4-8转动时，被动齿轮作变速运动。如图 3使用技巧 不均匀的系统结构和环境往往是最有适应性的。重点要实现系统中资源的最 优配置。 4课堂讨论 以下都是利用局部质量原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理

9、是什么， 请你说一说。 1)可以设置不同局部温度的冰箱； 2）带奶油的生日蛋糕； 3）带橡皮的铅笔； 4）带起钉器的羊角锤； 5)内部带有水银的“太空锤，； 6)安排企业中举止文雅且谈吐利落的人员负责接待工作，可以让客户对企 业建立一种正面的第一印象。 四、增加不对称性原理 所示。4-9如图 1增加不对称性原理的具体描述 1)将对称物体变为不对称的； 2）增加不对称物体的不对称程度。 2应用案例 【案例4-111 电源插头 为将电源插头正确地插入电源插座，我们可把接地插脚加粗。通过这种 引入一个特殊几何形状的方法，把劝称的不那么安全的三腿电源插头，变成 不对称的安全型三腿插头，如图4-10所示

10、。 案例4一121 地宫的石门 我们知道大门多制造为长方形，且一般由均匀的木材制成。但在北京明 十三陵中，定陵地宫的石门却不是这样。这两扇石门又大又沉。每扇门高 3.3m，宽为1. 8m，重约4t。门的横截面的形状，不是对称的长方形，而是离 门轴近处厚且宽，离门轴远处薄且窄的非对称形。人们不禁要问：为什么要 把门做成这种样子呢？其实，当你推门时就会发现，不用费很大的力气，门 就很轻松地转动起来。原来，这样做是为了使高大、沉重的石门开关灵活 方便。 3使用技巧 对系统的状态做出变更，如改变系统平衡、让系统倾斜、减少材料用量、降 低总重量、调整物质流、变换支持负载等，从而消除冗余（如重量）或提高性

11、 能（如密封）。 4课堂讨论 以下都是利用增加不对称性原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什 么，请你说一说。 1)汽缸密封圈的截面，由圆形改进为椭圆形。 2）在搅拌容器内，使用不对称形的搅拌叶片。 3)增强汽车轮胎一侧的强度。 4）同时有疏密齿距的木梳。 5) USB接口正反不对称，以防止插反。 五、组合原理 所示。4-11如图 1组合原理的具体描述 1)在空间上，将相同的物体或相关操作加以组合； 2）在时间上，将相同或相关的操作进行合并。 2应用案例 I案例4-131 PCB板 把成千上万个电子元件，组合在一片集成电路芯片之中；把成百上千个 集成电路芯片，安排在一块不大的PCB板上，如

12、图4-12所示；把成十上百块 PCB板，装入一个机箱之内。以上的每项操作，都是组合原理的具体运用。 案例4-14 调温水龙头 利用组合原理，我们通过调温水龙头把冷热水按不同比例混合，从而得 到不同温度的水流。根据水龙头种类的不同，有以下两种调温方式： 1)分离水龙头：用两个龙头分别调节冷水、热水的比例，然后流出，如 所示。4-13图 2)组合水龙头：用一个龙头同时调节冷水、热水的比例，然后流出。 案例4-151 玻璃运输 要把大块的玻璃运输到指定的远方，又要尽量避免玻璃受震破碎的损失， 人们只好先用柔软的物品把玻璃包好；然后，再把包好的玻璃装进大木箱里 运输。尽管这样小心，但玻璃的破碎还是很难

13、避免。怎么办呢？ 其实，有经验的装却工人，很早就想出了一个既简单又有效的办法。他 们在两块玻璃之间涂上一点水，然后把两块玻璃合并在一起，这两块玻璃就 牢牢地“私成”一块了。水，既是最便捷的钻接剂，又是很好的减震缓冲 剂。试验的结果和实际运输都证明，这是个不错的办法。 3使用技巧 将新材料、新技术引人到老系统中，在时间和空间上加以组合，可以提高系 统性能。此原理也可以用于b理学或人力资源等学科中，以改变工作中的人际 关系。 4课堂讨论 以下都是利用组合原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么，请你 说一说。 1)计算机网络； 2）双核处理器计算机； 一3）杠推门； 一4）组合机床； 5）综合

14、参数测试仪； 祖6)团队创造是对组合的一种强势应用。在经仔细考虑后将乐于合作的与喜 批争论的成员组合至团队中，可增加判断思维并消除“团体迷思”，从而提高总 林团队成绩。 六、多用性原理如图4-14所示。 1多用性原理的具体描述 1)使一个物体具备多项功能； 2）消除了该功能在其他物体内存在的必要性后，进而裁减其他物体。 2应用案例 案例4-161 牙刷柄内储存牙膏的牙刷 牙All足用来刷牙的工具。牙刷柄内的空间，可用来储存牙膏，如图4-15 所示。这样，一支牙刷除能用来清洁牙齿之外，还有存储牙膏的功能。 【案例4-171 报警门铃 一门铃是用来提醒家里来客的日常生活用具。如在其内部再多安装一个

15、烟 所示。4-16一感报警芯片，这个门铃就同时具备了火灾报警的功能，如图 3使用技巧 在任意时间、地点和系统级别上，当系统具备多用性时，可以让系统具有更 多的协作或者增值机会。 4课堂讨论 以下都是利用多用性原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么，请 你说一说。 1)可拆卸的儿童安全椅，既可放在汽车内当座椅，也可拿到汽车外，作为 儿童车使用； 2)在企业中，具有多种才能的多面手； 3)大厦中的多功能厅； 4）医院里的全科医生； 5)老板椅； 6)工业界的标准是多用性原理的一种常见应用。在某种标准之下产生的零 件，在与该标准相协调的那些系统之内具有多用性用途。 七、嵌套原理 所示。4-17

16、如图 1嵌套原理的具体描述 把一个物体嵌人另一个物体，然后将这两个物体再嵌人第三个物体，以此 类推。 2应用案例 案例4-181 拉杆天线 我们把最细的第一节天线杆，推入稍粗的第二节天线杆空腔；然后将这 两节天线杆，再一起推进更粗的第三节天线杆空腔直至全部天线杆，都 缩进最粗的一节天线杆空腔内，如图4-18所示。 I案例4-191 推拉门 为节省空间，我们不是拉开门，而是把推拉门推进墙内的空腔，如图 所示。4-19 3使用技巧 尝试不同方向上（如水平、垂直、旋转或包容）的嵌套，考虑空间的利用 和被嵌套对象的重量。 4课堂讨论 以下都是利用嵌套原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么，请你

17、说一说。 1)汽车安全带； 2）超市内的手推车； 3）俄罗斯套娃； 4)伸缩式钓鱼竿； 5）飞机的起落架； 6）卡片形式的广告嵌套于杂志书页之内。 八、重量补偿原理 所示。4-20如图 1重量补偿原理的具体描述 1)将某一物体与另一能提供上升力的物体组合，以补偿其重量； 2)通过与环境（利用空气动力、流体动力或其他力等）的相互作用，实现 物体的重量补偿。 2应用案例 案例4-20) 悬挂广告 如果无法借助高大建筑物，又不希望花费很大成本搭建脚手架时，利用 气球悬挂巨幅广告，就是个不错的办法，如图4-21所示。 案例4-21 潜水艇 根据阿基米得定律，浸没在液体里的物体，受到一个竖直向上的力，称

18、 之为浮力。向上的浮力可抵消向下的重力，使潜水艇在海水中升降。 3使用技巧 充分利用空气、重力、流体等进行举升或补偿，从而抵消现有系统超系统 环境中的不利作用（如力或重量）。重量补偿原理也适用于商业问题、人际关系 或是其他学科。 4课堂讨论 以下都是利用重量补偿原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么， 请你说一说。 1)直升机的螺旋桨； 2）热气球； 3)游泳救生圈； 4)黄河上摆渡用的羊皮筏子； 5)给赛车装上阻流板，用以增加车身与地面的摩擦力，这里我们利用了空 气动力学的原理； 6)平衡的投资组合包括保守投资与进取投资的混合体，其可抵消市场压 力，以便设法保护投资。 九、预先反作用原

19、理 所示。4-22如图 1预先反作用原理的具体描述 1)事先施加机械应力，以抵消工作状态下不期望的过大应力； 2)如果问题定义中，需要某种相互作用，那么事先施加反作用。 2应用案例 案例4-221 备用螺钉 把卖给用户的、可以由用户自行装配的产品，多提供几个备用螺打，这 样即使在装配过程中有某个螺打丢失也不影响装配工作，可有效地避免用户 的装配中断并提高满意程度。 案例4一231 预应力结构 在物质的结构承受外荷载之前，人们预先对处在外荷载作用下的受拉区 施加压应力，用以改善结构使用性能的结构形式，被称之为预应力结构。 一提起预应力结构，人们马上就会想起预应力混凝土。其实，在人们生 活中，很多

20、地方都用到了预应力结构，如木捅、圆形水池、弯形构件等。为 使木制的水捅坚固耐用，人们在还没装水之前，先把铁箍或竹箍紧紧地套在 捅壁上。这样，就从外面对木桶壁产生一个环向的压应力。若预先施加的压 应力，超过最大水压力引起的拉应力，木桶就不会开裂漏水。为使圆形水池坚固，也可以效仿木桶加箍一样，沿水池周边预先作用预应力。同样，在弯 形构件的荷载加上去之前，给构件施加预应力，就会产生一个与荷载作用产 生的变形方向相反的变形。当荷载要构件沿其作用方向发生变形之前，必须 首先把这个与荷载相反的变形抵消，然后才能继续使构件沿荷载方向发生变 形。这样，预应力就像给弯形构件多施加了一道防护一样，改进了构件的机

21、械性能。 在我们身边，类似的这种例子实在是太多了，如图4-23所示的橡木 酒捅。 3使用技巧 关键在于预先采取行动来抵消、控制或防止潜在故障的出现。包括自然或人 的相互作用，如压力、危机、厌倦等。 4课堂讨论 以下都是利用预先反作用原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什 么，请你说一说。 1)酸碱缓冲溶液； 2）给钟表上弦； 3）汽车减震器； 4)接种防流感疫苗； 5)弓弩； 6)预留缝隙的桥梁路面； 7）在饮酒之前吃些东西或者吃一点化解酒精的药物，可以防止醉酒。 十、预先作用原理 一如图4-24所示。 1预先作用原理的具体描述 1)预先对物体（全部或部分）施加必要的改变； 2)预先安置物

22、体，使其在最方便的位置，开始发挥作用而不浪费运送 时间。 2应用案例 l案例4-241 不干胶贴 为把纸粘在墙上，人们要把胶水涂在纸的背面。但是，如果携带胶水不 方便的时候，那又该怎么办呢？这促使人们进行考虑：能否把胶水预先涂抹 所示。4-25在纸的背面呢？正是这种思路，促成了不干胶贴的发明，如图 人 们只要揭下纸背面的保护膜，就可以很方便地把纸贴到墙上了。 案例4-25 预收费系统 当汽车驶入停车场时，收费系统就开始计算汽车停车费；当汽车准备驶 出停车场时，根据计算的结果，收费系统已经自动计算出汽车的全部停车费， 加用4-26所示孩时献不必由停车管理苗讲杆羊工计葺了 3使用技巧 在某一事件或

23、过程之前采取行动。目的在于增强安全性简化事情的完成过 程、维持正确作用、减轻疼痛、增加智力、产生某种优点及使过程简单化等。 4课堂讨论 以下都是利用预先作用原理趣u下va谁鲡，、，、二， ，竺NTamt7GTF1tJ1:工程难题的实例，其中蕴含的道理基“ 请你说一说。、。一时。二二汗低, 1)手术前，将手术器具按Yrrrfig MMlifi,Pkwd扮 -&r 2)在建筑的通道里安置的灭火器； 一3)已充值的公交车IC卡； 4）半成品食物； 一r5)写字楼内给各公司分配的邮箱； 6)在进行重大投资之前的商业交易中，实施预先的调研。 十一、事先防范原理 所示4-27如图 1事先防范原理的具体描述

24、 采用事先准备好的应急措施，补偿物体相对较低的可靠性。 2应用案例 t案例4-261 降落伞的备用伞包 空降兵的降落伞装置中通常带有备用伞包，防止在跳伞时万一出现降落 伞打不开的情况，立即启用备用伞包。如图4-28所示。 I案例4-271 消防通道 消防通道是预先在建筑内外设置的安全楼梯和专用道路。安全楼梯可以 一保证人员在建筑失火时能够便于逃生；专用道路可以让消防车尽快抵达火场。 I如图4-29所示。 案例4-28 汽车安全气囊 安全气囊预先安装在车厢内部的多处位置。当车辆遭受较为剧烈的撞击 所示。4-30时，它会在瞬间充气膨胀以保护驾驶员和乘客。如图 3使用技巧 采用各种各样的技术手段来防

25、止系统故障的发生和灾难的扩大。防撞、防漏、 防跌、防坠物、防晒、防盗、防泄密、防跳槽、防灾等，都属于事先防范的范畴。 4课堂讨论 以下都是利用事先防范原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么， 请你说一说。 1)航天飞机上的备用输氧装置； 2）防毒面具； 一3)汽车防冻液； 一4）超市内商品上贴的防窃磁条； 六5)赛车场跑道旁的废旧轮胎； 歹6)在生产过程中，可建立调节性库存储备，以降低停产的风险。 鬓 蒙十二、等势原理 一所示。4。图一。 1等势原理的具体描述 改变操作条件，以减少物体提升或下降的需要。 2应用案例 案例4-291 传送带 为把货物移至仓库的平台上，应使传送带与仓库的平台

26、一样高，如图 所示。4-32 案例4-301 船闸 为在高低不同的水位之间实现船舶的通航，人们利用船闸来进行船体的 升降。 3使用技巧 要点是避免“直接对抗重力”。可以通过环境、结构或系统所提供的资源， 以最低的附加能量消耗来有效地消除不等位势（有害作用）。 4课堂讨论 以下都是利用等势原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么，请你 说一说。 1)汽车修理厂的维修地沟； 2)供乘客登上飞机的舷梯； 3)建筑业提升重物用的卷扬升降机； 4）轮船码头上的龙门吊车； 5)仓库内搬运货物的叉车； 6)营销组织力争向新闻媒体传达均匀的公司形象及信息流，消除信息 误传。 三、反向作用原理 所示。4-3

27、3如图 1反向作用原理的具体描述 1)用相反的动作，代替问题定义中所规定的动作； 2）把物体上下或内外颠倒过来； 3)让物体或环境，可动部分不动，不动部分可动。 2应用案例 案例4-31 分离两个套紧的物体 冷冻内层物体，而不是加热外层物体。 案例4-321 冲洗器皿 器皿倒置，让水从下面向上喷，来进行清洗。 案例4-33 车床与膛床 车刀不动，工件旋转，而撞床则反之。 4-341 案例 跑步机 人在地面上跑步，地面不动而人向前运动；而跑步机则是地面向后运动， 人保持不动。如图4-34所示。 3使用技巧 尝试让系统以某种方式“反转”或颠倒，看系统是否能由此获得新功能、 新特征、新作用及新对象。

28、 4课堂讨论 以下都是利用反作用原理解决工程难题的实例，其中蕴含的道理是什么，请 你说一说。 1)乘客随滚动电梯上下楼； 2)制作酒心巧克力的工艺； 3)内部冷冻进行管道连接； 4)倒立放置剩余不多的洗发水瓶； 5)定子与转子反向转动的电机； 6)用逆排序法制定工作计划； 7）当竞争者避开一个难以服务的市场时，可以寻找一种方式来为该市场根 供服务。 十四、曲面化原理 所示。4-35如图 1曲面化原理的具体描述 1)将物体的直线或平面部分用曲面或球面替代，变平行六面体或立方体结 构为球形结构； 2）使用滚筒及球状、螺旋状结构； 3)改直线运动为螺旋运动，应用离心力。 2应用案例 【案一笔尖 仔细观察一下，圆珠笔和钢笔的笔尖，都是球形而不是别的形状。这种 球形的笔尖，下墨均匀、书写流畅。 【案例4一361 家具滚轮 在家具腿部装上滚轮，便于移动，如图4-36所示。 案例4-371 甩干机 。力，可以除去衣物上的水分，；大的离，甩干机的电机高速旋转时产生、如图4-37所示。