第三章 冲突及冲突矩阵 3.1 基本介绍 3.2 物理冲突及解决方案 3.3 技术冲突及解决方案 3.4 利用冲突矩阵实现创新

3.1 基本介绍 3.1.1 冲突的概念 3.1.2 冲突的分类

3.1.1 冲突的概念 产品是多种功能的复合体，为了实现这些功能，产品要由具有相互关系的多个零部件组成。 为了提高产品的市场竞争力，需要不断根据市场的潜在需求对产品进行改进设计。 当改变某个零部件的设计，既提高产品某方面的性能时，可能会影响到与这些被改进零部件相关联的零部件，结果可能使产品或系统的另一些方面的性能受到影响。如果这些影响是负面影响，则设计出现了冲突。

3.1.1 冲突的概念 例1：飞机设计中如果使其垂直的稳定器的面积加大一倍，将减少飞机振动幅值的50％，但这将导致飞机对阵风和阵雨的敏感，同时增加了飞机的重量。 例2：为了加快重型运输机装卸货物的速度，飞机上需要有移动式起重机，但起重机本身具有一定的质量，增加了飞机的额外负载。

3.1.1 冲突的概念 冲突普遍存在于各种产品的设计中。 按传统设计中的折衷法，冲突并没有彻底解决，而是在冲突双方取得折衷方案，或称降低冲突的程度。 TRIZ理论认为，产品创新的标志是解决或移走设计中的冲突，而产生新的有竞争力的解。 发明问题的核心是发现冲突并解决冲突，未克服冲突的设计并不是创新设计。

3.1.1 冲突的概念 产品进化过程就是不断的解决产品所存在的冲突的过程，一个冲突解决后，产品进化过程处于停顿状态；之后的另一个冲突解决后，产品移到一个新的状态。 设计人员在不断的设计中发现并解决冲突，是推动设计向理想化方向进化的动力。

3.1.2 冲突的分类 1.通常的分类 难 易 易 难

3.1.2 冲突的分类 2.基于TRIZ的分类 G.S.Altshuller 将冲突分为三类: 管理冲突（Administrative Contradictions） 物理冲突（Physical Contradictions） 技术冲突（Technical Contradictions）

2.基于TRIZ的分类 管理冲突是指为了避免某些现象或希望取得某些结果，需要做一些事情，但不知道如何去做。如希望提高产品质量，降低原材料的成本，但不知道方法。管理冲突本身具有暂时性，而无启发价值。因此，不能表现出问题的解的可能方向，不属于TRIZ的研究内容。 物理冲突，技术冲突是TRIZ的主要研究内容，下面有关章节会有详细介绍。

3.2 物理冲突及解决方案 3.2.1 物理冲突的概念及类型 物理冲突是指为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性。 物理冲突是TRIZ的需要研究解决的关键问题之一。当对一个子系统具有相反的要求时就出现了物理冲突。

例如： 为了容易起飞，飞机的机翼应有较大的面积，但为了高速飞行，机翼又应有较小的面积，这种要求机翼具有大的面积与小的面积同时存在的情况，对于机翼的设计就是物理冲突，解决该冲突是机翼设计的关键。

3.2.3 物理冲突的解决方法 TRIZ在总结物理冲突解决的各种研究方法的基础上，提出了采用如下的分离原理解决物理冲突的方法，分离原理包括以下4种方法。

1.空间分离原理 空间分离原理是将冲突双方在不同的空间分离，以降低解决问题的难度。当关键子系统冲突双方在某一空间只出现一方时，空间分离是可能的。应用该原理时，首先应回答如下的问题： 是否冲突一方在整个空间中“正向”或“负向”变化？ 在空间中的某一处，冲突的一方是否可以不按一个方向变化？ 如果冲突的一方可不按一个方向变化，利用空间分离原理是可能的。

1.空间分离原理 例3：自行车采用链轮与链条传动是一个采用空间分离原理的例子。 在链轮与链条发明前，自行车存在两个物理冲突，其一为了高速行走需要一个直径大的车轮，为了乘坐舒适，需要一个小的车轮，车轮即要大又要小形成物理冲突； 其二骑车人即要快蹬脚蹬，以提高速度，又要慢蹬以感觉舒适。

例3 自行车 链条、链轮及飞轮的发明解决了这两组物理冲突。 首先，链条在空间上将链轮的运动传给飞轮，飞轮驱动自行车后轮旋转。 其次链轮直径大于飞轮直径，链轮以较慢的速度旋转将导致飞轮较快的旋转速度。 因此，骑车人可以较慢的速度驱动脚蹬，自行车后轮将以较快的速度旋转，自行车车轮直径也可以较小。

例4：潜水艇 例4：舰艇利用电缆拖着千米之外的声纳探测器，以在黑暗的海洋中感知外部世界的信息。被拖的声纳探测器与产生噪声的舰艇在空间处于分离状态。

2.时间分离原理 时间分离原理是将冲突双方在不同的时间段分离，以降低解决问题的难度。当关键子系统冲突双方在某一时间段只出现一方时，时间分离是可能的。应用该原理时，首先应回答如下问题： 是否冲突一方在整个时间段中“正向”或“负向”变化？ 在时间段中冲突的一方是否可不按一个方向变化？ 如果冲突的一方可不按一个方向变化，利用时间分离原理是可能的。

2.时间分离原理 例5：一加工中心用快速夹紧机构，在机床上加工一批零件时，夹紧机构首先在一个较大的行程内作适应性调整，加工每一个零件时要在短行程内快速夹紧与快速松开以提高工作效率。同一子系统既要求快速又要求慢速，出现了物理冲突。 因为在较大的行程内适应性调整与在之后的短行程快速夹紧与松开发生在不同的时间段，可直接应用时间分离原理。

2.时间分离原理 例6：折叠式自行车在行走时体积较大，在储存时因已折叠体积较小。行走与储存发生在不同的时间段，因此采用了时间分离原理。 飞机机翼在起飞，降落与在某一高度正常飞行时几何形状发生变化，这种变化采用了时间分离原理。

3.基于条件的分离 基于条件的分离原理是将冲突双方在不同的条件下分离，以降低解决问题的难度。当关键子系统冲突双方在某一条件下只出现一方时，基于条件分离是可能的。应用该原理时，首先应回答如下问题： 是否冲突一方在所有的条件下都要求“正向”或“负向”变化？ 在某些条件下，冲突的一方是否可不按一个方向变化？ 如果冲突的一方可不按一个方向变化，利用基于条件的分离原理时可能的。

3.基于条件的分离 例7：水与跳水运动员所组成的系统中，水即是硬物质，又是软物质，这取决于运动员入水时的相对速度。相对速度高，水是硬物质，反之是软物质。 例8：水射流即是硬物质，又是软物质，取决于水射流的速度。 例9：对输水管路而言，冬季如果水结冰，管路将被冻裂。采用弹塑性好的材料制造的管路可解决该问题。

4.总体与部分的分离 总体与部分的分离原理是将冲突双方在不同的层次分离，以降低解决问题的难度。当冲突双方在关键子系统层次只出现一方，而该方在子系统、系统或超系统层次内不出现时，总体与部分的分离是可能的。 例10：自行车链条微观层面上是刚性的，宏观层面上是柔性。

4.总体与部分的分离 例11：自动装配生产线与零部件供应的批量化之间存在冲突。 自动生产线要求零部件连续供应，但零部件从自身的加工车间或供应商运到装配车间时要求批量运输。 专用转换装置接受批量零部件，再连续地将零部件输送给自动装配生产线。

宇宙飞船陨石碰撞模拟器 为了模拟陨石在太空飞行中碰撞飞船，将一直径为3-5 mm的钢球放入一射流发生器中，经加速与假设的宇宙飞船壳体碰撞。如果钢球的速度为8 km/sec，钢球保持原来形状，但该速度应达到16 km/sec才能正确的描述碰撞的实际情况。而达到该速度时，组成该钢球的材料会自行分离，不能完成碰撞。如何解决此问题？

宇宙飞船陨石碰撞模拟器 关键问题: 在不对系统进行大的变化的条件下，加速钢球。 射流发生器将钢球加速到16km/sec能满足碰撞速度要求，但钢球会破碎而失效。 冲突区域: 冲突区域是靠近钢球碎片的一层射流。 理想解（IFR）:高速运动的钢球能满足速度要求，但会破碎。处于冲突区域的气体如能产生一种指向钢球球心的压力，使欲破碎的钢球未破碎则能满足要求。 物理冲突：钢球产生所需高速运动的同时会破碎。 可用资源:在该区域中唯一可用的资源是组成射流的气体自身。外部资源应使冲突区域的气体产生一种指向钢球球心的压力。

宇宙飞船陨石碰撞模拟器 消除物理冲突 时间分离：在高速运动钢球即将破碎并产生分离的时刻，又使其产生向心的外力使其不发生分离。 工程解  工程解 在钢球表面有一爆炸物涂层。当高速运动的钢球欲破碎并发生分离的时刻，爆炸物产生内向爆炸，防止钢球碎片飞离，如图所示。

宇宙飞船陨石碰撞模拟器的工程解

3.3 技术冲突及解决方案 3.3.1 技术冲突的概念及工程实例 技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果。 也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。 技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。技术冲突出现的几种情况如下：

3.3.1 技术冲突的概念及工程实例 1）一个子系统中引入一种有用功能，导致另一个子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能。 2）一有害功能导致另一个子系统有用功能变化。 3）有用功能的加强或有害功能的减少使另一个子系统或系统变得太复杂。

3.3.1 技术冲突的概念及工程实例 例12：波音公司改进737的设计时，需要将使用中的发动机改为功率更大的发动机。发动机功率越大，它工作时需要的空气越多，发动机罩的直径要增大。发动机罩增大，机罩离地面的距离减少，而距离的减少是不允许的。

例12 波音公司改进737的设计 上述的改进设计中已出现了一个技术冲突，即希望发动机吸入更多的空气，但是又不希望发动机罩与地面的距离减少。 Engine Cover of engine Distance ? 上述的改进设计中已出现了一个技术冲突，即希望发动机吸入更多的空气，但是又不希望发动机罩与地面的距离减少。

3.3.1 技术冲突的概念及工程实例 例13：目前自行车车闸总成的设计很容易受到天气的影响，下雨天，瓦圈表面与闸皮之间的摩擦系数降低，减少了摩擦力，降低了骑车人的安全性。 一种改进设计为可更换闸皮型，即有两类闸皮，好天气用一类，雨天换为另一类。

例13 自行车车闸总成的设计 设计中的技术冲突为：将闸皮设计成可更换型，增加了骑车人的安全性，但必须有备用闸皮，还要更换，使操作复杂。

3.3.2 技术冲突的一般化 通过对250万件专利的详细研究，TRIZ理论提出用39个通用工程参数描述冲突。 实际应用中，首先要把组成冲突的双方内部性能用该39个工程参数中的某2个来表示。 目的是把实际工程设计中的冲突转化为一般的或标准的技术冲突。

1.通用工程参数 39个工程参数中常用到运动物体（Moving objects）与静止物体（Stationary objects）两个术语，分别介绍如下： 运动物体是指自身或借助于外力可在一定的空间内运动的物体。 静止物体是指自身或借助于外力都不能使其在空间内运动的物体。

39个工程参数 1.移动件重量 14.强度 27.可靠度 2.固定件重量 15.移动对象耐久性 28.量测精确度 1.移动件重量 14.强度 27.可靠度 2.固定件重量 15.移动对象耐久性 28.量测精确度 3.移动件长度 16.固定对象耐久性 29.制造精确度 4.固定件长度 17.温度 30.物体上有害因素 5.移动件面积 18.亮度 31.有害侧效应 6.固定件面积 19.移动件消耗能量 32.制造性 7.移动件体积 20.固定件消耗能量 33.使用方便性 8.固定件体积 21.动力 34.可修理性 9.速度 22.能源浪费 35.适合性 10.力量 23.物质浪费 36.装置复杂性 11.张力,压力 24.信息丧失 37.控制复杂性 12.形状 25.时间浪费 38.自动化程度 13.物体稳定性 26.物料数量 39.生产性

39个工程参数的含义 1 运动物体的重量：在重力场中运动物体的重量。 2 静止物体的重量：在重力场中静止物体的重量。 3 运动物体的长度：运动物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都 认为是其长度。 4 静止物体的长度：静止物体的任意线性尺寸，不一定是最长的，都 5 运动物体的面积：运动物体内部或外部所具有的表面或部分表面的 面积。 6 静止物体的面积：静止物体内部或外部所具有的表面或部分表面的 7 运动物体的体积：运动物体所占有的空间体积。 8 静止物体的体积：静止物体所占有的空间体积。

39个工程参数的含义 9 速度：物体的运动速度，过程或活动与时间之比。 10 力：力是两个系统之间的相互作用。对于牛顿力学，力等于质量与 9 速度：物体的运动速度，过程或活动与时间之比。 10 力：力是两个系统之间的相互作用。对于牛顿力学，力等于质量与 加速度之积，在TRIZ中力是试图改变物体状态的任何作用。 11 应力或压力：单位面积上的力。 12 形状：物体外部轮廓，或系统的外貌。 13 结构的稳定性：系统的完整性，系统组成部分之间的关系。磨损、 化学分解、拆卸都降低稳定性。 14 强度：强度是指物体抵抗外力作用使之变化的能力。 15 运动物体作用时间：物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动 作之间的时间也是作用时间的一种度量。 16 静止物体作用时间：物体完成规定动作的时间、服务期。两次误动 作之间的时间也是作用时间的一种度量

39个工程参数的含义 17 温度：物体或系统所处的热状态，包括其它热参数 18 光照强度：单位面积上的光通量，系统的光照特性 19 运动物体的能量：能量是物体做功的一种度量。在经典力学中， 能量等于力与距离的乘积。 20 静止物体的能量：能量是物体做功的一种度量。在经典力学中， 21 功率：单位时间内所作的功。利用能量的速度。 22 能量损失：作无用功的能量。为了减少能量损失，需要不同的技 术来改善能量的利用。

39个工程参数的含义 23 物质损失：部分或全部、永久或临时的材料、部件或子系统等物 质的损失。 24 信息损失：部分或全部、永久或临时的数据损失。 25 时间损失：时间是指一项活动所延续的间隔。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：材料、部件、子系统等的数量，他们可以被 部分或全部、临时或永久的被改变。 27 可靠性：系统在规定的方法及状态下完成规定功能的能力。 28 测试精度：系统特征的实测值与实际值之间的误差。减少误差将 提高测试精度。 29 制造精度：系统或物体的实际性能与所须性能之间的误差。

39个工程参数的含义 30 物体外部有害因素作用的敏感性：物体对受外部或环境中的有害因 素作用的敏感程度。 31 物体产生的有害因素：有害因素将降低物体或系统的效率、或完成 功能的质量。这些有害因素是由物体或系统 操作的一部分而产生的。 32 可制造性：物体或系统制造过程中简单、方便的程度。 33 可操作性：要完成的操作应需要较少的操作者、较少的步骤、使用 尽可能简单的工具，一个操作的产出要尽可能多。 34 可维修性：对于系统可能出现失误所进行的维修要时间短、方便、 简单。 35 适应性及多用性：物体或系统响应外部变化等能力，或应用于不同 条件下等能力。

39个工程参数的含义 36 装置的复杂性：系统中元件数目及多样性，如果用户也是系统中的 元素将增加系统的复杂性。掌握系统的难易程度是其复杂性的一种 度量。 37 监控与测试的困难程度：如果一个系统复杂、成本高、需要较长的 时间建造及使用，或部件与部件之间关系复杂，都使得系统的监控 与测试困难。测试精度高，增加了测试的成本也是测试困难的一种 标志。 38 自动化程度：是指系统或物体在无人操作的情况下完成任务的能力。 自动化程度的最低级别是完全人工操作。最高级别是机器能自动感 知所须的操作、自动编程、对操作自动监控。中等级别的需要人工 编程、人工观察正在进行的操作、改变正在进行的操作、重新编程。 39 生产率：是指单位时间内所完成的功能或操作数。

1.通用工程参数 39个通用工程参数可分为如下三类： 1）通用物理及几何参数：NO.1～12，NO.17～18，NO.21。 2）通用技术负向参数：NO.15～16，NO.19～20，NO.22～26，NO.30～31。 负向参数（Negative parameters）指参数变大时使系统或子系统的性能变差。 如子系统为完成特定的功能所消耗的能量（NO.19～20）越大，则设计越不合理。

1.通用工程参数 3）通用技术正向参数：NO.13～14，NO.27～29，NO.32～39。 正向参数（Positive parameters）指参数变大时使系统或子系统的性能变好。 如子系统可制造性（NO.32）指标越高，子系统制造成本就越低。

2.应用实例 例15：很多铸件或管状结构是通过法兰连接的，为了机器或设备维护，法兰连接处常常还要被拆开；有些连接处还要承受高温、高压，并要求密封良好。 有的重要法兰需要很多个螺栓连接，如一些气轮透平机械的法兰需要100多个螺栓。但为了减轻质量，或减少安装时间、或维护时间、减少拆卸的时间，则螺栓越少越好。 传统的设计方法是在螺栓数目与密封性之间取得折衷方案。

例15 法兰的螺栓连接

2.应用实例 本例的技术冲突为： 1）如果密封性良好，则操作时间变长且 结构的质量增加。 2）如果质量轻，则密封性变差。 3）如果操作时间短，则密封性变差。

2.应用实例 按39个工程参数描述如下： 希望改进的特性： 1）静止物体的重量 2）可操作性 3）装置的复杂性 三种特性改善将导致如下特性的降低： 1）结构的稳定性 2）可靠性

3.技术冲突 技术冲突总是涉及到两个基本参数A与B，当A得到改善时，B变的更差。 物理冲突仅涉及系统中的一个子系统或部件，而对该子系统或部件提出了相反的要求。往往技术冲突的存在隐含物理冲突的存在，有时物理冲突的解比技术冲突更容易。 从技术冲突出发确定物理冲突的核心是确定另一个参数或物体，该参数或物体控制着技术冲突的两个参数A与B。

3.技术冲突 例16：用化学的方法为金属表面镀层的过程如下： 金属制品放置于充满金属盐溶液的池子中，溶液中含有镍，钴等金属元素。 在化学反应过程中，溶液中的金属元素凝结到金属制品表面形成镀层。 温度越高，镀层形成的速度越快，但温度高有用的元素沉淀到池子底部与池壁的速度也越快。温度低又大大降低生产率。

3.技术冲突 该问题的技术冲突为：两个标准参数为生产率A与材料浪费B，加热溶液使生产率A提高，同时材料浪费B增加。 为了将该问题转化为物理冲突，选温度作为另一参数C。 物理冲突可描述为：溶液温度C增加，生产率A提高，材料浪费B增加；反之，生产率A降低，材料B浪费减少；溶液温度既应该高，以提高生产率，又应该低，以减少材料消耗。

3.技术冲突 例17：波音公司改进737设计过程中，出现的一个技术冲突为：既希望发动机吸入更多的空气，但又不希望发动机罩与地面的距离减少。 现将该技术冲突转变为物理冲突：发动机罩的直径应该加大，以吸入更多的空气，但机罩直径又不能加大，以不使路面与机罩之间的距离减少。

3.3.3 技术冲突的解决方法 1.概述 在技术创新的历史中，人类已完成了很多产品的设计，一些设计人员或发明家已经积累了很多发明创造的经验。 进入21世纪，设计创新已逐渐成为企业市场竞争的焦点。为了指导技术创新，一些研究人员开始总结前人发明创造的经验。 这种经验的总结可以分为两类：适应于本领域的经验与适应于不同领域的通用经验。

1.概述 第一类经验主要由本领域的专家、研究人员本身总结，或与这些人员讨论并整理总结。这些经验对指导本领域的产品创新有一定的参考意义，但对其他领域的创新意义不大。 第二类经验由专门研究人员对不同领域的已有创新结果进行分析、总结，得到具有普遍意义的规律，这些规律对指导不同领域的产品创新都有重要的参考价值。

1.概述 TRIZ的技术冲突解决原理属于第二类经验，这些原理是在分析全世界大量专利的基础上提出的。通过对专利的分析，TRIZ研究人员发现: 在以往不同领域的发明中所用到的规则并不多，不同时代的发明，不同领域的发明，这些规则被反复采用。 每条规则并不限定于某一领域，它融合了物理的、化学的和各工程领域的原理，适用于不同领域的发明创造。

2.发明原理 在对全世界专利进行分析研究的基础上，Altshuller等提出了40条发明原理。实践证明这些原理对于指导设计人员的发明创新具有非常重要的作用。 下面将对各原理进行详细介绍，并包括工程实例。

40 发 明 原 理 1. Segmentation 分割 2. Taking out 提炼 3. Local Quality 局部品质 4. Asymmetry 非对称性 5. Merging 组合 6. Universality 普遍性 7. Nested doll 重叠放置 8. Anti-weight 配重 9. Preliminary anti-action 事先的平衡动作 10. Preliminary action 事先动作 11. Beforehand cushioning 进一步缓衡 12. Equi-potentiality 均衡潜能 13. The other way around 反置 14. Spheroidality 球体化 15. Dynamics 动态性 16. Partial or excessive actions 部份或过量动作 17. Another dimension 移至新的维度 18. Mechanical vibration 机械振动 19. Periodic action 周期性动作 20. Continuity of useful action 利用动作连续性 21. Skipping 急冲 22. Blessing in disguise 转变害处为利处 23. Feedback 反馈 24. Intermediary 调节器 25. Self-service 自我服务 26. Copying 复制 27. Cheap short-living 以便宜物体取代 28. Mechanics substitution 置换机械系统 29. Pneumatics and hydraulics 气压或液压构造 30. Flexible shells and thin films 可挠性薄板或薄膜 31. Porous materials 使用多孔性材料 32. Color changes 改变顏色 33. Homogeneity 均质性 34. Discarding and recovering 去除且重新产生零件 35. Parameter changes 转换物体之物理、化學状态 36. Phase transitions 相变化 37. Thermal expansion 热膨胀 38. Strong oxidants 使用強氧化剂 39. Inert atmosphere 钝气环境 40. Composite material 复合材料 40 发 明 原 理

40条发明原理

原理1:分割原理 1) 将一个物体分成相互独立的部分 2）使物体分成容易组装及拆卸的部分 3）增加物体相互独立部分的程度

例18 可拆卸铲斗唇缘设计 一个挖掘机铲斗的唇缘是由钢板制成的。只要它的一部分磨损或损坏，就必须更换整个唇缘。这是一项即费力气又费时的工作，而且挖掘机也不得不停止工作。 可使用“分割原理”来解决这一问题。将唇缘分割成单独的可分离的几部分。这样，可以快速方便地将毁坏或磨损的部分更换。

例18 可拆卸铲斗唇缘设计

例19 采用“分割原理”改进飞机油箱设计 受损的油箱经常会引起燃料燃烧事故的发生（在军用飞机上），将油箱分割成许多分割间，就可以有效阻止这种事故的发生。从理论上讲，这种设计很科学，但实际操作很不方便。 解决方法是在油箱里装满一种多细胞或蜂窝状材料，这种材料可能看起来有些粗糙，但实际上是一种多孔的海绵体。单元细胞（或蜂窝）可以将油箱分割为无数小的“隔间”，可以在不影响燃料流动的基础上防止燃料膨胀。而这些材料本身只占用很小的空间。

例19 采用“分割原理”改进飞机油箱设计

原理2：分离（分开）原理 1）将一个物体中的“干扰”部分分离出去 如在飞机场环境中，为了驱赶各种鸟，采用播放刺激鸟类的声音是一种方便的方法，这种特殊的声音使鸟与机场分离。 将产生噪声的空气压缩机放于室外。 用光纤或光缆分离光源。 利用狗吠声而不用真正的狗作警报。 将蛋清从鸡蛋中分离出来用以烘焙面包。 在办公大楼中用玻璃隔离噪音。

原理2：分离（分开）原理 2）将物体中的关键部分挑选或分离出来 离子培植中的离子分离； 晶片工厂中存储铜的区域与其它区域隔离； 例20：被绑缚的人造卫星可以使用同一个太空船操作几个位置的太空探测器吗？

例20 被太空船绑缚的人造卫星

原理2：分离（分开）原理 建议使用分离原理来改善太空船的使用。 将太空船（母船有一个推进系统）定位在一个特定的轨道上，从母船发射一个被绑定的人造卫星。 用光缆将其定位在第二个轨道。这样从母船发出许多的操作信号来操作几个位置的探测器。

例21 使用“分离原理” 减少轮船对探测器的影响 例21 使用“分离原理” 减少轮船对探测器的影响 普通轮船航行过程中自身产生的电磁振动严重干扰了水底位置探测器的正常工作。 使用分离原理，我们可以用尾线将其拖在轮船后方800米的地方，这样就可以减少噪音的干扰。这条尾线可以通过远距离控制来操作。

例21 使用“分离原理” 减少轮船对探测器的影响 例21 使用“分离原理” 减少轮船对探测器的影响

原理3：局部质量原理 1）将物体或环境的均匀结构变成不均匀结构 2）使组成物体的不同部分完成不同的功能 3）使组成物体的每一部分都最大限度的发挥作用

原理3：局部质量原理 该原理在机械产品进化的过程中表现的非常明显。 如机器由零部件组成，每个零部件在机器中都应占据一个最能发挥作用的位置。 如果某零件未能最大限度的发挥作用，则应对其改进设计。

例22 减少煤矿装卸机中的粉尘 为了减少煤矿装卸机中的粉尘，安装洒水的锥形容器。 水滴越小，消除粉尘的效果就越明显，但是微小的水滴妨碍了正常的工作。 解决方案就是产生一层大颗粒水滴，使其环绕在微小锥形水滴附近。

例23 将煤粉分开以实现充分燃烧 当在一个熔炉里燃烧煤粉时，大颗粒煤粉总是没有足够的时间充分燃烧，从而就会随着燃烧的火焰被喷出烟筒，这样不仅造成资源浪费而且还造成了环境污染。 可以这样做，根据煤粉颗粒的大小将其分类。将大颗粒煤粉和小颗粒的煤粉分开，这样大颗粒的煤粉就可以得到充分燃烧。

例23 将煤粉分开 以实现充分燃烧

例24 两列齿锯片 两列齿锯片，当锯纤维材料，如木头时，如何保证表面的粗糙度？ 建议应用增加维数原理和局部质量原理来提高切削的质量。 可以使用双列齿，将锯齿制成高度不同，交叉排列的形状，短齿用来清洁切削表面。由于短齿能切去很薄的层，所以粗糙度减小。同时，切削速度也有明显提高。

例24 两列齿锯片

原理4：不对称 1）将物体形状由对称变为不对称 2）如果物体是不对称的，增加其不对称的程度

原理4：不对称 机械设计中经常采用对称性原理，对称是传统上很多零部件的实现形式。 实际上，设计中的很多冲突都与对称而来，将对称变为不对称就能解决很多问题。 例25：轮胎一侧总比另一侧制造的牢固，这样就可以有效承受路缘的冲击。

原理4：不对称 例26：使用一个对称的漏斗卸载湿沙时，在漏斗口处湿沙很容易形成一种拱形体，造成一种不规则的流动。 形状不对称的漏斗就不会存在这种拱形效应。

例27：具有不对称结构的电动机 考虑到外形美观，电动机和发电机的底座一般都设计成对称的形状。 因为机器需要旋转，所以，实际上底座所承受的载荷是不对称的。为了减少机器的重量，节约材料，不反转部位所对应的底座可以设计的小一些，能支持它们实际上所必须承受的载荷就可以了。

例27：具有不对 称结构的电动机

原理5：合并 1）在空间上将相似的物体连接在一起，使其完成并行的操作 2）在时间上合并相似或相连的操作

例30 易于运输的“玻璃块” 在运输过程中，先用纸将玻璃片隔开，然后将其保护好，最后包好放到一个木箱子里。尽管有这些预防措施，但是也经常发生玻璃的破损事件。 为了减少玻璃的破损，我们可以将玻璃当作一个固体块运输，而不是让它们处于分离状态。每片玻璃都涂上一层油，然后将玻璃片粘在一起形成一个玻璃块，比起每片玻璃，玻璃块的强度大很多。 测试表明，即便将玻璃块从两米高的地方丢下，造成的损失也很小；相反的，一般的运输方法会有一半多的玻璃受到不同程度的损伤。

例30 易于运输 的“玻璃块

原理6：多用性 使一个物体能完成多项功能，可以减少原设计中完成这些功能多个物体的数量。 如装有牙膏的牙刷柄； 能用作婴儿车的儿童安全座椅； 表面带有维透镜的电荷耦合装置； 用能够反复密封的食品盒作储藏罐； 集成电路包装底层的多功能性： 多层联接、热散逸、逃脱输入输出迹线、控制阻抗、地回路。

原理6：多用性 例32：小型货车的座位通过调节可以实现多种功能：坐，躺，支撑货物。 例33：怎样测量婴儿的体温而不引起啼哭？ 试试橡皮奶嘴。在奶嘴里放一个由天然胆固醇制成的热敏盘。这个热敏盘一般情况下是绿色的，当小孩的体温超过37.7 度时，热敏盘就会变成黑色。

例33：可以测量小孩体温的奶嘴

原理7：套装 1）将一个物体放在第二个物体中，将第二个物体放在第三个物体中，可进行下去 2）使一个物体穿过另一个物体的空腔

原理7：套装 例35：为了储藏，可以把一把椅子放在另一把椅子 上面。 例36：笔筒里放有铅芯的自动铅笔。 例37：石油钻塔有一个很高的铁制框架塔。正是这个框架塔给运输过程带来了很多不必要的麻烦：框架塔就像帆船一样在海面运动，使得对石油钻塔的控制难度性增加。结果，钻塔的运输就很慢，而且很容易发生钻塔倾覆事件，有风的时候，这种事件发生的几率更高。

例37 可伸缩的石油钻塔 改进生产后的钻塔在运输过程中可以达到一般邮轮的高度。安装时，再将钻塔的顶端和中部从其底部的空腔中抽出来，以达到它本身的高度，一般都会高出50米。

原理8：质量补偿 1）用另一个能产生提升力的物体补偿第一个物体的质量 2）通过与环境相互作用产生空气动力或液体动力的方法补偿第一个物体的质量

例39 具有机翼状 重物的速度调节器 通过减少零件的尺寸大小（或零件质量）来改进传统设计。 如：速度调节器上的球形重物可以改做成机翼形，这样就会增加调节器的提升力。

原理9：预加反作用 1）预先施加反作用 如缓冲器能吸收能量，减少冲击带来的负面影响。 在做核试验之前，工作人员佩带防护装置，以免受射线损伤。 2）如果一物体处于或将处于受拉伸状态，预先增加压力 在浇混凝土之前，对钢筋进行预压处理。

原理9：预加反作用 例41：酸碱中和时预置缓冲期，以释放反应中的热 量。 例42：加固轴是由很多管子做成的，这些管子受力 之前都已经扭成一定角度。 例43：用割草机修剪的草坪不是很平整，因为草有一定的硬度，而且割草机工作时其刀片接触到了即将要割的草，使得草向前倾斜，这样就会使得草在不同的高度被修剪，使修剪的草坪参差不齐。

例43 改进后的割草机可以修剪出平整的草坪 为了得到平整的草坪，新设计的割草机有一个专用部件，可以在即将修剪的草上预加反作用力，使其向前倾斜，由于草有一定的硬度，在释放后能产生足够的内部惯性力，使其反弹回来，这样割草机的刀片接触到的草就是直立的草，草都是在同一垂直高度上被修剪，草坪就会很平整。

例43 改进后的割草机可以修剪出平整的草坪

原理10：预操作 1）在操作开始前，使物体局部或全部产生所需的变化 2）预先对物体进行特殊安排，使其在时间上有准备，或已处于易操作的位置

原理10：预操作 例46：在某些实际工程中，需要在一个封闭的空间里产生足够的压力。 在空间密封后，压力可以用一个泵来提供。实际上我们可以想出一个更好的方法，可以预先将一种在分解过程中能放出气体的物质，比如固体二氧化碳（干冰）放入封闭的空间，这样，在加热过程中，干冰气化，就会在空间里产生很大压力。

例46： 应用“预操作”原理 实现封闭空间内的压力 例46： 应用“预操作”原理 实现封闭空间内的压力