第3周技术矛盾上

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第3章 40个发明原理与矛盾矩阵,1、技术系统某个特性或参数改善时,常会引起另外的特性或参数劣化，称为“技术矛盾”。,解法：39阶矛盾矩阵+40个发明原理。,A,B,矛盾就是对立统一,1,原因和结果,原因和结果是揭示客观世界中普遍联系着的事物先后相继、彼此制约的一对范畴。承认因果联系的客观普遍性是科学认识和科学研究的前提。,因果联系的本质是决定和被决定的关系,现象A,现象B,原因,结果,因果联系往往原因在前，结果在后,2,原因和结果是相互联系、相互作用的,在现实世界中，原因总是伴随着一定的结果，结果也必定由一定原因所引起。在无限发展的链条中，事物发展的原因和结果往往是相互作用，互为因果的。,原因和结果的联系。一因多果，同因异果;多因一果，异因同果;多因多果、复合因果等。,3,4,39个通用工程参数,（1、2）静止物体的重量和运动物体的重量；,（3、4）静止物体的长度和运动物体的长度；,（5、6）静止物体的面积和运动物体的面积；,（7、8）静止物体的体积和运动物体的体积；,（9）速度；,（10）,“劲”（力）是指两物体之间的相互作用,；,（11）应力或压强；,（12）形状；,5,（13）结构稳定性是指系统完整性及系统组成部分之间的关系。磨损、化学分解及拆卸都降低稳定性。,（14）,刚性,是指物体抵抗外力作用使之变化的能力；,（15、16）作用时间。是指运动物体或静止物体完成规定动作的时间、服务期。两次故障之间的时间也是一种度量；,（17）温度是指系统的热状态，包括影响改变温度变化速度的热容量；,（18）照度是指单位面积光通量，系统的光照特性，如亮度、光线质量；,（19、20）运动对象所需要的能量和静止对象所需要的能量；,（21）功率；,6,（22）能耗：无用功耗费的能量；,（23）部分或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物质损失；,（24）信息损失（数据损失），常常包括感官上的信息如声音和气味等；,（25）时间损失是指一项活动所延续的时间间隔。改进时间的损失指减少一项活动所花费的时间；,（26）物质或事物的数量是指材料、部件及子系统等的数量；,（27）可靠性指系统在规定方法及状态下完成规定功能的能力。,7,（28）测试精度：系统特征实测值与实际值间的误差。,（29）制造精度：系统实际性能与所需性能间的误差。,（30）“,抗扰动性“：,系统对受环境有害因素作用的敏感度；,（31）系统产生的有害因素。系统本身产生的降低系统效率或完成功能的质量的因素；,（32）可制造性。系统制造过程中简单、方便程度；,（33）可操作性。要完成的操作应需要较少操作者、较少步骤以及使用尽可能简单的工具；,8,（34）可维修性。指对于系统故障维修时间短、方便和简单。,（35）兼容性；,（36）装置复杂性。指系统中元件数目及多样性；,（37）监测难度。指如果系统复杂、成本高、需要较长时间建造及使用，或部件与部件之间关系复杂；,（38）自动化程度；,（39）生产率。,9,工程矩阵的使用方法,定义技术矛盾，分析哪些参数恶化，哪些参数得以改良；,从矩阵纵列找改善的参数，从横行中找随之恶化的参数；,找到对应的数字编号（,40,个发明原理）；,根据发明原理提示应用到具体系统；,同一系统中改进的参数和恶化的参数属同一个参数的，属于物理矛盾，应采用分离原理解决。,注释：,（,1,）,共,1482,种最常用技术矛盾，所推荐的发明原理只是基于对大量专利的统计结果。应用中并非每一个被推荐的发明原理都一定能解决技术矛盾；,（,2,）,对于复杂问题，如一个发明原理衍生了新技术矛盾，不要马上放弃；,（,3,）,矛盾矩阵是不对称的。,10,、,39,39,通用工程矩阵表,技术矛盾:,静止物体的体积 vs. 温度,11,生物与农业技术常用矛盾矩阵,12,40个发明原理编码表,1、,分割,11、,预防,21、冲动,31、多,孔,2、抽,取,12、,等势,22、化,害为利,32、标记,3、,局部质量,13、反动,23、,反馈,33、,同质,4、不,对称,14、,曲化,24、,中介,34、,自生自弃,5、,组合,15、,动态,25、,自助,35、,变性,6、多用性,16、盈亏,26、,复制,36、,变相,7、嵌套,17、变,维,27、一次性用品,37、,热胀,8、配,重,18. 振动,28、机械,系统替代,38、催化,9、,预先反作用,19、脉动,29、气动液,压,39、钝化,10、,预先作用,20、连动,30、,柔壳薄膜,40、,复合材料,13,原理1：分割,1、将物体分割为相互独立的部分；,2、使物体成为可组合的（易拆卸和组装）；,3、增加物体被分割程度。,14,15,原理2、抽取,1、将物体“负面”部分或特性抽取出来；,2、只从物体中抽取必要的部分或特性。,去粗存精、去伪存真、由此及彼、由表及里；,目的不是“博学”，而是“聪明”；,循序渐进，从基本元素开始；,论文化综述，综述化图书，图书化课件,16,原理3、局部质量,1、将均匀的物体结构、外部环境或作用改为不均匀；改变一个作用或外部环境（外部影响）从均质变成异质；,2、让物体的不同部位能执行不同与（或）互补性的有用功能；,3、让物体的各部分处于各自工作的最佳状态。,锥状水雾,GC程序升温,17,原理4：不对称,1、以不对称形状取代对称形状；,2、增强不对称程度；,3、改变物体或系统的形状以适应外部非对称性。,18,不对称原理,重要,紧急,不重要,不紧急,不重要,紧急,重要,不紧急,19,原理5 合并,1、合并空间上同类或相邻的物体或操作；,2、合并时间上同类或相邻的物体或操作。,20,原理6 多用性,1、使物体或部分实现多种功能，代替其它部分功能；,2、具备多功能的对象，消除对其它物体的需求。,鳞翅目成虫诱杀器由甘油作为抗蒸发剂，红糖作为甜味剂，水作为稀释剂，乙酸苄酯作为引诱剂，敌敌畏作为毒杀剂，脱脂棉作为吸附剂，黄色染料作为视觉刺激，小灯泡作为光源，试考虑简化该技术系统的途径。,21,原理7 嵌套,1、将一物体或系统放置在另一物体或系统内，将多数物体或系统放置在其它物体或系统内；,2、让物体（动态性）穿过另一物体的空腔或空隙。,火车站规定，旅客行李的总长度不能超过1米，某旅客带了一根长度为1.7米的刚性精密玻璃管，为了防止装货工人破坏必须随身携带上车，试问怎样才能既不违反规定又能带上火车？,22,在不同领域的应用,:,工程,1994,缩短扭力杆的长度？,船舶,1990,减少船舶双螺旋推进器的体积？,电子,1988,减少电容器的体积？,军工,1979,减少爆破压制超导线圈的废品率？,农业,1965,使施肥机适应不同的农作物间距？,23,原理8 配重,1、将物体与具有上升力的另一物体结合以抵消其重量。,2、将物体与环境中的介质（最好是气动力和液动力）相互作用以抵消其重量（以等的方式平衡、补偿，创造均匀的分布）,24,原理9 预先反作用,1、预先施加反作用，以抵消或缓冲工作状态下不期望得到的过大作用；,2、如果物体将处于受拉伸状态，则预先施压；,3、如果一个作用包含有害与有用的效益，进行反作用的行动以去除或降低有害的效果。,25,原理10 预先作用,1. 事先完成部分或全部的动作或功能，导入部份或全部有用的作用到物体或系统中。,2. 安排最常使用的工具至最易取得之位置，使其在第一时间发挥作用，避免时间的浪费。,26,原理11 预防,针对物体相对较低的可靠性，预先准备好相应的应急措施。,27,原理12 等势,1、改变工作条件使物体上升或下降，消除需要花费能量的场域；,2、改变工作状况使物体不需被举起和降低,3、重新设计工作环境，以消除（减少）举起或放下物体的操作；或由工作环境执行该等操作。,4、使用弹簧正确地举起木板，消除木板重力，工人仅需推动让木板滑进机器之加工位置。,28,原理13 反动,1、颠倒过去解决问题的办法；,2、使活动部分改为固定，让固定部分变为活动；,3、执行相反行动，而不要被制式的行动所主导，将物体、系统或程序反转；,4、使物体的可动零件或外在环境固定与不动零件可移动，将物体上下颠倒。,例:斑点难洗-人工合成染料（苯胺紫）,“养虫养不活”昆虫病原微生物,“治虫治不死”良好的畜禽饲料,29,原理14 曲面化,1、将直线、平面用曲线、曲面代替，立方体结构改成球体结构；,2、使用滚筒、球体、螺旋状结等结构。,3、从直线运动改成旋转运动，利用离心力。,30,原理15 动态化,1、使物体特性或其环境在作业的各阶段自动调整，以使其在每个动作阶段的性能达到最佳结果。,2、把物体分成几个部分，各部分之间可相对改变位置。,3、分割物体为可相对改变位置的元素，将不动的物体改变为可动的，或具有自适应性。,4、增加自由活动的程度。,31,原理16 盈亏,如现有方法很难完成对象的100%，可用同样方法完成“稍少”或“稍多”一点，问题可能变得相当容易解决。,伐树时只需砍一个楔形槽利用树自身的重力拉断,32,原理17 变维,1、将物体从一维变到二维或三维空间；,2、多层结构代替单层结构；,3、使物体倾斜或侧放；,4、使用给定表面的“另一面”。,33,原理18 振动,1、让物体振动；,2、对有振动的物体，则增加振动频率（甚至到超声波）；,3、使用共振；,4、用压电振动器代替机械振动器；,5、使用超声波和电磁场振荡耦合。,34,原理19 脉动,1、用周期性动作或脉动代替连续动作；,2、如果行动已是周期性的，则改变其频率；,3、利用脉动之间的间隙来执行另一动作。,35,原理20 连动,1、持续采取行动，使对象所有部分一直处于满负荷工作状态；,2、消除空闲的、间歇的行动和工作。,36,