创新设计3-2讲解.ppt

机械创新设计常用方法 类比法————形态分析法 二、类比法 基本原理：移植原理 适合类形：新方案的提出、新产品的开发 注意点：模仿但不抄袭 原理 方法 结构 材料 用途 二、类比法 •直接类比 •拟人类比 •象征类比 •幻想类比、 •仿生类比 •因果类比 •对称类比 •综合类比 1、直接类比 从自然界或者人为成果中直接寻找出与 创意对象相类似的东西或事物，进行类比创意 例：锯子 同带齿的草叶把人手划破和长有齿的蝗虫 板牙能咬断青草获得直接类比实现的 2、 拟人类比 使创意对象“拟人化”，也称亲身类比、自 身类比或人格类比 例： 薄壳建筑罗马体育馆的设计： 设计师将体育馆的屋顶与人脑头盖骨的结 构性能进行了类比：头盖骨由数块骨片组成 ，形薄、体轻，但却极坚固 机械手 3、 象征类比 一种借助事物形象或象征符号，表示某种 抽象概念或情感的类比这种类比，可使抽象 问题形象化、立体化，为创意问题的解决开辟 途径 例：王羲之从“白毛浮绿水”的白鹅戏水中，找到 了“红掌拨清波”的美姿与自己的运笔姿势有关 ，经过象征类比，创造出新的书法技巧。

数控车刀 4、 幻想类比 在创意思维中用超现实的理想、梦幻或完 美的事物类比创意对象的创意思维法 例：爱因斯坦年轻时构思相对论问题时曾想：如 果以光速追随一条光线运动，会发生什么情况 呢？这条光线就会像一个在空间中振荡着而停 滞不前的电磁场这正是一类幻想类比，打开 了“相对论”的大门 机器人 5、 因果类比 两个事物的各个事物之间可能存在着同一 种因果关系因此，可根据一个事物的因果关 系，推测出另一事物的因果关系 例：在合成树脂中加入发泡剂，得到质轻隔热 和隔音性能良好的泡沫塑料，于是有人就用这 种因果关系，在水泥中加入一种发泡剂，如果 发明了既质轻又隔热、隔音的气泡混凝土 复合材料 6、对称类比 自然界和人造物中有许多事物或东西都有 对称的特点可以通过对称类比的关系进行创 意，获得人工造物 例：物理学家狄拉克从描述自由电子运动的方程 中，得出正负对称的两个能量解一个能量解 对应着电子，那么另一个能量解对应着的是什 么呢？人都知道电荷正负的对称性，狄拉克从 对称类比中，提出了存在正电子的对称解 7、仿生类比 人在创意、创造活动中，常将生物 的某些特性运用到创意、创造上。

例：当发现蜻蜒的翅膀能承受超过其自重 好多倍的重量时，就采用仿生类比，试 制出超轻的高强度材料，用于航空、航 海、车辆，以及房屋建筑 传感器 8、综合类比 事物属性之间的关系虽然很复杂， 但可以综合它们相似的特征进行类比 例：设计一架飞机，先做一个模型放在风 洞中进行模拟飞行试验，就是综合了飞 机飞行中的许多特征进行类比 三、形态分析法 形态分析法 1、定义：每一个事物（技术装置）都 可以分解成若干的子系统，直至分解成不 能再分的要素这些要素重新排列组合， 就会产生很多新的功能、方法或装置 2、步骤 三、形态分析法 1）确定发明对象： 准确表述所要解决的课题，包括该课题所要 达到的目的及属于何类原理、技术系统等 2）基本因素分析： 即确定创新、发明对象的主要组成部分（基 本因素），编制形态特征表确定的基本因素在 功能上应是相对独立的，在数量上应以3个为宜 ，数量大，会使系统过大，使下步工作难度增加 ，数量太多，组合时过于繁杂很不方便 三、形态分析法 3）形态分析： 要揭示每一形态特征的可能变量（技术手段 ），应充分发挥横向思维能力，尽可能列出无论 是本专业领域的还是其他专业领域的所有具有这 种功能特征的各种技术手段（方法）。

在形式上，为便于分析和进行下一步的组合 ，往往采取列矩阵表的形式，一般表格为二维的 ，每个因素的每个具体形态用符号Pj表示，其中j 代表因素，j代表具体形态对较复杂的课题，也 可用多维空间模式的形态矩阵 三、形态分析法 4）方案组合： 根据对发明对象的总体功能要求，分别把各 因素的各形态一一加以排列组合，以获得所有可 能的组合设想 5）评价选择最合理的具体方案： 选出少数较好的设想后，通过进一步具体化 ，最后选出最佳方案 三、形态分析法 3、形态分析法的特点： 1）具有全解系性质； 2）具有形式化性质，它需要的主要不是发明者 的直觉和想象，而是依靠发明者认真、细致、 严谨的工作及精通与发明课题有关的专门知识 ； 3）该法有较高的实用价值，它不仅运用于发明 创造，而且也适用于管理决策，科学研究等方 面，从而引起人们的普遍重视 形态学图表法 l形态学图表法包括各种的参数和组件； 这些参数说明了某一产品或过程中应实现 的机能特点它们指出某一事物的外观和內涵 ； 零组件则是参数中所描述特点可能被实现 的手段或方法； 参数是抽象和广泛的, 它不具有参考体， 也很少有实质特征, 但组件部分则是具体而特 殊的，每一个参数说明一系列相类似的物件或 程序，而组件部分则确立适合该属性的各种元 素。

形态学图表法 l形态学图表法的五大步骤: 尽可能的把问题的解答真实地规划 出来； 所有参数必须互相独立并具有其特 征； 建构一个形态学图表与多向矩阵 , 可包含所有可能解； 仔细的分析与评估； 选择最佳解 形态学图表法 l翻盖式设计 产品折装后之功能 特征 l盖 l机身 l机身 与盖结合方式 l按键 配置 l天线位置 l屏幕 三、形态分析法 4、案例：美国西部一个城市的紧急警报系统 人的位置 引起注意 信息传递 反应 家 铃声 到安全地方 学校 警报 公告 寻求帮助 汽车 哨声 售票员提醒 要求保护 办公室 大众传媒 图片、广播 通知别人 路上 系统 系统 以上全部 公园里 耀眼的灯光 电视 以上全部 可以有很多的组合 5、挖掘机设计方案形态学矩阵 功能因素 技术措施（形态） 123456 A 动力电动 机汽油机柴油机 蒸汽透 平 液压机气马达 B 移动动 力传递 齿轮蜗轮带传动链传动 液力耦 合器 C 移动 轨道及 车轮 轮胎履带气垫 D 挖掘动 力传递 拉杆绳传动 气缸传 动 液压缸 传动 E 挖掘挖斗抓斗钳式斗 6、洗衣机方案设计的形态学矩阵 功能因素 功能解（形态） 1234 A 盛装衣 服 铝桶塑料桶玻璃钢桶陶瓷桶 B 分离污 物 机械摩擦 电磁振 荡 热胀超声波 C 控制洗 涤 人工控制 机械定 时 电脑控制 。