创新工程师-物理矛盾与分离方法.pdf

1 李海军李海军 物理矛盾与分离方法物理矛盾与分离方法物理矛盾与分离方法物理矛盾与分离方法 商人 明天别下雨 好赶路 农夫 明天下雨 庄稼需要雨水 船夫 明天刮北风 好出航 果农 千万别刮风 影响果树授粉 小故事 土地公的难题小故事 土地公的难题小故事 土地公的难题小故事 土地公的难题 内容提纲内容提纲内容提纲内容提纲 物理矛盾物理矛盾 2 实例分析 1 3 分离方法 2 物理矛盾物理矛盾物理矛盾物理矛盾 一个参数的矛盾 对同一个参数提出了相互矛盾的需求 物理矛盾所针对的参数物理矛盾所针对的参数物理矛盾所针对的参数物理矛盾所针对的参数 物理矛盾的常见参数 几何参数 物理参数和功能 参数 便宜 vs 昂贵摩擦力水平 vs 垂直 软 vs 硬能量窄 vs 宽 强 vs 弱粘滞度尖 vs 钝 移动 vs 静止时间圆 vs 非圆 快 vs 慢温度薄 vs 厚 热 vs 冷传导率平行 vs 交叉 拉 vs 推密度对称 vs 不对称 扔 vs 抓 大 vs 小 长 vs 短 功能参数物理参数几何参数功能参数物理参数几何参数 物理矛盾的表述格式物理矛盾的表述格式物理矛盾的表述格式物理矛盾的表述格式 矛盾的主体 矛盾的主体 的 发生物理矛盾的参数 的 发生物理矛盾的参数 要 对参数的一要 对参数的一 个要求个要求A 以便 参数值为以便 参数值为A的目的 的目的 但是但是 矛盾的主体 矛盾的主体 的 发生物理矛盾的参数 的 发生物理矛盾的参数 要 对参数的一要 对参数的一 个要求个要求B 以便 参数值为以便 参数值为B的目的 的目的 天天 的 刮风的 刮风 要 无要 无 以便 不吹落将要成熟的果实以便 不吹落将要成熟的果实 天天 的 刮风的 刮风 要 有要 有 以便 扬帆行船 省力气以便 扬帆行船 省力气 但是但是 例如 3 物理矛盾物理矛盾物理矛盾物理矛盾 载油量 多 VS 少 车体重量 大 VS 小 物理参数 载油量物理参数 载油量物理参数 载油量物理参数 载油量 车车 的 载油量的 载油量 要 多要 多 以便 减少加油次数以便 减少加油次数 但是但是 车车 的 载油量的 载油量 要 少要 少 以便 具有高启动速度 好抢位以便 具有高启动速度 好抢位 物理参数 车体重量物理参数 车体重量物理参数 车体重量物理参数 车体重量 车体车体 的 重量的 重量 要 大要 大 以便 具有良好的抓地性能以便 具有良好的抓地性能 但是但是 车体车体 的 重量的 重量 要 小要 小 以便 具有高启动速度 好抢位以便 具有高启动速度 好抢位 4 练习练习练习练习 舰载机的机翼面积 大 VS 小 物理参数 机翼面积物理参数 机翼面积物理参数 机翼面积物理参数 机翼面积 舰载机舰载机 的 机翼面积的 机翼面积 要 大要 大 以便 在航空母舰较短的跑道上以便 在航空母舰较短的跑道上 起飞起飞 但是但是 舰载机舰载机 的 机翼面积的 机翼面积 要 小要 小 以便 在航空母舰上搭载较多的以便 在航空母舰上搭载较多的 飞机飞机 内容提纲内容提纲内容提纲内容提纲 物理矛盾 实例分析3 分离方法分离方法 时间分离时间分离 空间分离 条件分离 3 1 2 系统级别上的分离 4 1 2 5 时间分离时间分离时间分离时间分离 在时间 轴 上 将相互矛盾的需求分离开 时间 时间分离 对应的创新原理时间分离 对应的创新原理时间分离 对应的创新原理时间分离 对应的创新原理 09 预先反作用 10 预先作用 11 事先防范 15 动态特性 16 未达到或过度的作用 物理参数 机翼面积物理参数 机翼面积物理参数 机翼面积物理参数 机翼面积 舰载机舰载机 的 机翼面积的 机翼面积 要 大要 大 以便 在航空母舰较短的跑道上以便 在航空母舰较短的跑道上 起飞起飞 但是但是 舰载机舰载机 的 机翼面积的 机翼面积 要 小要 小 以便 在航空母舰上搭载较多的以便 在航空母舰上搭载较多的 飞机飞机 6 实例 舰载机实例 舰载机实例 舰载机实例 舰载机 动态特性 动态特性 动态特性 动态特性 实例实例实例实例 折叠自行车 动态特性 折叠自行车 动态特性 教鞭笔 嵌套 教鞭笔 嵌套 内容提纲内容提纲内容提纲内容提纲 物理矛盾 实例分析3 分离方法分离方法 时间分离 空间分离空间分离 条件分离 3 1 2 系统级别上的分离 4 2 1 7 空间分离空间分离空间分离空间分离 在空间上 将相互矛盾的需求分离开 x y z x y z 一 一 x y z x y z 二 二 A B M N 空间分离 对应的创新原理空间分离 对应的创新原理空间分离 对应的创新原理空间分离 对应的创新原理 01 分割 02 抽取 03 局部质量 04 增加不对称性 07 嵌套 17 一维变多维 实例实例实例实例 单向透视玻璃厕所单向透视玻璃厕所 8 实例实例实例实例 单向阀人工呼吸面罩单向阀人工呼吸面罩百叶窗式单向换气扇百叶窗式单向换气扇 实例实例实例实例 物理矛盾物理矛盾物理矛盾物理矛盾 既要有强度大 又要强度小 接合处的接合强度 大 VS 小 9 物理矛盾 接头的强度物理矛盾 接头的强度物理矛盾 接头的强度物理矛盾 接头的强度 接合处接合处的 接合强度的 接合强度要 大要 大 以便 在正常情况下安全地加以便 在正常情况下安全地加 油油 但是但是 接合处接合处的 接合强度的 接合强度要 小要 小 以便 在危险情况下快速分离以便 在危险情况下快速分离 内容提纲内容提纲内容提纲内容提纲 物理矛盾 实例分析3 分离方法分离方法 时间分离 空间分离 条件分离条件分离 2 1 2 系统级别上的分离 4 3 1 条件分离条件分离条件分离条件分离 同一种物质 同一时间 同一地点 施以不同的条件 显示出不同的特性 10 条件分离 对应的创新原理条件分离 对应的创新原理条件分离 对应的创新原理条件分离 对应的创新原理 01 分割 05 组合 合并 06 多用性 07 嵌套 08 重量补偿 13 反向作用 练习 易燃的汽油练习 易燃的汽油练习 易燃的汽油练习 易燃的汽油 在交通事故中 车辆之间的猛烈碰撞往往会导致油箱泄漏 由于 汽油具有高可燃性 很容易导致着火 爆炸 在欧洲 经统计 在交通事故中造成死亡的最主要的原因是燃烧 和爆炸 物理参数 易燃性物理参数 易燃性物理参数 易燃性物理参数 易燃性 汽油汽油 的 易燃性的 易燃性 要 好要 好 以便 汽车动力足 速度快以便 汽车动力足 速度快 但是但是 汽油汽油 的 易燃性的 易燃性 要 差要 差 以便 碰撞后不易燃烧和爆炸以便 碰撞后不易燃烧和爆炸 11 分析问题分析问题分析问题分析问题 什么条件下 易燃性要差 解决方案 发生碰撞后 加入汽油阻燃剂解决方案 发生碰撞后 加入汽油阻燃剂 什么条件下 易燃性要好 内容提纲内容提纲内容提纲内容提纲 物理矛盾 实例分析3 分离方法分离方法 时间分离 空间分离 条件分离 2 1 2 系统级别上的分离系统级别上的分离 3 4 1 条件分离条件分离条件分离条件分离 在系统级别上 将相互矛盾的需求分离 开 在不同的系统级别上 分别满足矛盾 双方不同的需求 系统 1 超系统级 子系统级 1 系统 i系统 m 子系统级 j子系统级 n 12 条件分离 对应的创新原理条件分离 对应的创新原理条件分离 对应的创新原理条件分离 对应的创新原理 12 等势 28 机械系统替代 31 多孔材料 32 改变颜色 拟态 35 物理或化学参数变化 40 复合材料 实例实例实例实例 实例实例实例实例 刚性铁环 柔性铁链 刚性铁环 柔性铁链 13 练习 蜘蛛的难题练习 蜘蛛的难题练习 蜘蛛的难题练习 蜘蛛的难题 物理参数 可见性物理参数 可见性物理参数 可见性物理参数 可见性 蜘蛛网蜘蛛网 的 可见性的 可见性 要 好要 好 以便 鸟能看到以便 鸟能看到 但是但是 蜘蛛网蜘蛛网 的 可见性的 可见性 要 差要 差 以便 猎物看不到以便 猎物看不到 蜘蛛的解决方案蜘蛛的解决方案蜘蛛的解决方案蜘蛛的解决方案 14 内容提纲内容提纲内容提纲内容提纲 物理矛盾 实例分析实例分析 2分离方法 1 3 实例 船的传送系统实例 船的传送系统实例 船的传送系统实例 船的传送系统 存在的问题存在的问题存在的问题存在的问题 15 问题描述问题描述问题描述问题描述 当轮船通过比较潜的航道时 如果轮 船的吃水比较深 航道的水深不足以让 轮船通过 这时候就要在航道的底部建 滑道 在滑道上利用小车提供辅助的支 撑 将轮船运送到深水区 钢铁小车在水中非常容易生锈 如 果车轴部分发生锈蚀的话 小车就无法 正常工作了 选择求解方向选择求解方向选择求解方向选择求解方向 为了将船运到深水区 小车必须位于水中 因此车轴也必须位于水中 为了防止车轴锈蚀 不能转动 车轴不能位 于水中 但是 定义物理矛盾定义物理矛盾定义物理矛盾定义物理矛盾 物理矛盾 小车应该位于水中 因此车轴也必须位 于水中 以便将船 托 过潜水区 同时 为了防