工程创新训练

工程创新训练上课时请将手机关闭或设为振动!课程特点:自主学习、教师辅导答疑：每周三下午１4：３０或预约地点：工培中心C楼二层创新基地参考文献•邹慧君,颜鸿森.机械创新设计理论与方法.高等教育出版社.2008•周继烈.思维创新与创造力开发.浙江大学出版社.2008•陈吉明.创造力开发与实践.武汉理工大学出版社.2009•洪燕云,何庆.创造学.清华大学出版社.2009朱华炳工学博士、教授地址：工业培训中心三楼教授工作室E-mail:[e-mail]:0551-3831185，13955159225QQ:763137817合肥工业大学工业培训中心主任机械与汽车工程学院硕士生导师华东高校工程训练教学学会副理事长中国机械工程学会高级会员1.1创造性基本原理1.发展原理要创新必须树立发展的观点，要敢于打破旧框框，接受新事物，围绕原事物进行创新、改进和完善，实现新功能。例如：•飞机是打破了“比空气重的物体不能飞起来”的结论而发明的；•自动包装机械是在人工包装动作、半自动包装动作基础上发展起来的；•为了实现机械动作的柔性化、智能化，采用机电一体化技术创造出了机电一体化产品。•光控式开关能在黄昏时使路灯自亮，天明时又自动熄灭；红外线开关能准确做到人入灯亮，人走灯灭。与机械式开关相比，触摸式、感应式、声控式开关等都是具有独创性的开关。•创造力测试游戏•合肥工业大学历届创新大赛情况介绍第1章创新思维和创新原理1.1创造性基本原理2.发散原理对于某一功能机械方案的实现，不能局限于已经存在的解决办法，要从多方面去思考问题，寻求各种可能的方法。例如，机械传动形式不能只局限于齿轮传动、链传动、带传动，还应考虑采用液动、气动、磁动、电动等传动形式。又如，以车代步，不要只看到目前常见的轮子滚动，还要借鉴各种行走类型，包括人的两脚步行、禽的双脚步行、兽的四脚行走、龟的四足爬行、昆虫的六足行走、蟹的八足横行、蛇的游动行走、蚯蚓的伸缩行走等。思路一开阔，步行机械形式就大量涌现，利用发散原理就可以使创新方案层出不穷。第1章创新思维和创新原理1.1创造性基本原理3.触发原理触发也是创新的途径。多观察各种事物，扩大知识面，获取各种信息，以此得到思维触发，设计出各种崭新的机械产品。例如，美国工程师杜里埃发明的汽化器，是从妻子喷洒香水的雾化现象得到启示。又如，人们通过鸟的飞翔，触发创造出飞机。再如，瓦特从沸腾水汽推动水壶盖得到触发而发明了蒸汽机。看起来两件互不相关的事物，可以通过触发而联系在一起，有点人们常说的“心有灵犀一点通”的意思，“灵犀”就是触发后的创新火花。第1章创新思维和创新原理1.2创新思维活动方式1.发散思维发散思维又称扩散思维。它是以某种思考对象为中心，充分发挥已有的知识和经验，通过联想、类比等思考方式，使思维向各个方向扩散开来，从而产生大量构思，求得多种方法和获得不同结果。以汽车为例，用发散思维方式进行思考，可以想到许多用途：客车、货车、救护车、消防车、洒水车、邮车、冷藏车、食品车等。第1章创新思维和创新原理第1章创新思维和创新原理1.2创新思维活动方式2.收敛思维收敛思维是利用已有知识和经验进行思考，从尽可能多的方案中选取最佳方案。从某一机器中的动力传动为例，利用发散思维得到的可能性方案有：齿轮传动、蜗杆蜗轮传动、带传动、链传动、液力传动等。再根据具体条件分析判断，选出最佳方案。如解决渡河问题，可有横渡水面或将水引开两大类方法。前者可用桥、船、飞行器或空中索道、河底隧道等措施，后者则有抽干河水、截流改道等办法。就桥而言，又有拱桥、桁架桥、悬索桥、浮桥以及石板桥、独木桥等等。在充分提出各种可能的渡河方案后，应结合实际情况、具体要求以及经济性等，才能最后选出较为合理的渡河方案。1.2创新思维活动方式3.侧向思维侧向思维是用其他领域的观念、知识、方法来解决问题。侧向思维要求设计人员知识面广、思维敏捷，能够将其他领域的信息与自己头脑中的问题联系起来。例如，大蓟(ji)花籽上有许多小钩能粘在衣服上，由此发明了尼龙拉链。4.逆向思维逆向思维是反向去思考问题。例如，法拉第从电能生磁，想到了磁能不能产生电流？从而制造出第一台感应发电机。练习:每人找一个侧向思维或逆向思维的例子第1章创新思维和创新原理1.3创新法则1.综合法则综合法则在创新中应用很广。先进技术成果的综合、多学科技术综合、新技术与传动技术的综合、自然科学与社会科学的综合，都可能产生崭新的成果。例如，数控机床是机床的传统技术与计算机新技术的综合；人机工程学是自然科学与社会科学的综合。“阿波罗”登月计划筹划了10年，动员了全美国1/3的科学家参加，2万个工厂承做了700多个零件，耗资达240亿美元，可算是当代最大型的各种创造发明、科学技术的综合运用及创新。电子计算机是计算数学、大规模集成电路、精密机械元件等的综合创新。第1章创新思维和创新原理1.3创新法则2.还原法则还原法则又称抽象法则，研究已有事物的创造起点，抓住关键，将最主要的功能抽出来，集中研究实现该功能的手段或方法，以得到最优结果。洗衣机的主要功能是“洗净”和“去水”，最早的洗衣机装有一对用于洗净后挤干水的滚子，为避免失误而压伤手指，甚至发明了多种自动释放机构，以便手指被卡住时能自动松开。当重新回到这个问题的本源，即抓住抽象化后的“去水”功能来构思时，一个简单、有效而且安全的“离心脱水”方案产生了。第1章创新思维和创新原理3.对应法则相似原则、仿形移植、模拟比较、类比联想等都属于对应法则。例如:机械手是人手取物的模拟；木梳是人手梳头的仿形；夜视镜是猫头鹰眼的仿生；用两栖动物类比，得到水陆两用坦克；根据蝙蝠探测目标的方式，联想发明雷达均是对应法则的应用。第1章创新思维和创新原理1.3创新法则4.移植法则移植法则是把一个研究对象的概念、原理、方法等运用于另外研究对象并取得成果的创作，是一种简单有效的创造法则。它促进学科间的渗透、交叉、综合。例如，在传统的机械化机器中，移植了计算机技术、传感器技术，得到了崭新的机电一体化产品。又如，日本开始生产聚丙薄膜袋时销路不畅，推销员吉川退助在酒店稍事休息，女店主送上毛巾给他擦汗，因是用过的毛巾，气味令他嫌恶。吉川突然想到，若将每块洗净的毛巾用聚丙烯薄膜袋装好，一则毛巾不会干掉，二来用过与否一目了然。这种将薄膜袋移植到湿毛巾包装上的小发明，仅花了1500日元，而获利高达7000万日元。第1章创新思维和创新原理第1章创新思维和创新原理1.3创新法则5.离散法则综合是创造、离散也是创造。将研究对象加以分离，同样可以创造发明多种新产品。例如:音箱是扬声器与收录机整体分离的结果；脱水机是从双缸洗衣机中分离出来的;活字印刷术是原来整体刻版印刷的分离；隐形眼睛是镜片与镜架离散后的新产品等等。第1章创新思维和创新原理1.3创新法则6.组合法则将两种或两种以上技术、产品的一部分或全部进行适当的结合，形成新技术、新产品，这就是组合法则。例如，美国飞机设计师克里格·卡图根据空气动力学原理，对螺旋桨飞机进行重组改造，将原来放在机头的螺旋桨改放在机尾，原来装在机尾的稳定翼改装在机头。重组后的飞机具有尖端悬浮系统和更加合理的流线型机身，不仅增加了飞行速度，而且提高了安全性。又如台灯上装钟表；压药片机上加压力测量和控制系统等。1.3创新法则7.逆反法则用打破习惯的思维方式，对已有的理论、科学技术持怀疑态度，往往可以获得惊奇的发明。例如，别人都在千方百计地提炼纯锗(zhe)，而江崎于奈和宫原百合子却向锗中添加杂质，结果制成了优异的电晶体并分别荣获“诺贝尔奖”、“民间诺贝尔奖”。又如，苏格兰一家图书馆在搬迁新馆之前，发出了与平日相反的取消借书限量的通告，结果短期内大量图书外借而还书时还到新馆，顺利完成了图书搬运任务且节约了费用。再如，虹吸就是打破“水往低处流”的固定看法而产生的，多自由度差动抓斗是打破传统的单自由度抓斗思想而发明的。第1章创新思维和创新原理1.3创新法则8.仿形法则自然界各种生物的形状可以启示人类的创造。例如:模仿鱼类的形体来造船；仿贝壳建造餐厅、杂技场和商场，使其结构轻便坚固。再如鱼游机构、蛇行机构、爬行机构等都是生物仿形的仿生机械。练习:列出2到3个仿形法则的事例第1章创新思维和创新原理1.3创新法则9.群体法则科学的发展，使创造发明越来越需要发挥群体智慧，集思广益，取长补短。群体法则就是发挥“群体大脑”的作用。据美国学者朱客曼统计：1901~1972年间共有286位科学家荣获诺贝尔奖，其中185人是与他人合作研究完成的，占获奖人数的2/3。控制论的创立者维纳，常用“午餐会”的形式，从各人海阔天空的交谈和设想中捕捉思想上的新闪光点，以激发自己的创造能动性。灵活运用这九个创造法则，可以在构思产品的功能原理方案时，开阔思路，活动创新的灵感。第1章创新思维和创新原理