TRIZ創造性思維及創新設計——方法與案例

1、從理論解讀和實例解析兩個方面，通俗易懂地講解了運用TRIZ理論進行創新設計的方法和要點。 2、內容包含創新思維與創新技法、TRIZ理論、機械創新設計、創新設計實例四大部分，前三部分將機械方面的實例融合進去，使讀者對創新的方法學習起來更加有實際操作性。 3、創新實例與TRIZ等創新方法相結合，幫助讀者提高對創新方法的綜合運用能力。

近年來，我國將“大眾創業，萬眾創新”列為重要發展戰略之一，因此掌握一定的創新設計方法對每一位工程技術人員都十分必要。設計者要具備創造性思維，掌握創造性思維方法和常用的創新技法，并且還應該掌握系統而有效的創新設計理論。好的創新設計方法可以極大地提高產品設計的創新性和創造性，使產品具有更好的發展潛力，創造更多的市場價值。經過多年的研究和實踐，人們發現TRIZ理論（發明問題解決理論）在創新方面具有鮮明的優勢，TRIZ理論越來越受到人們的喜愛和重視。
TRIZ是發明家根里奇·阿奇舒勒及其帶領的一批科研人員在研究了大量高水平專利的基礎上，提出的一套具有完整理論體系的創新方法。TRIZ在我國推廣已有十多年的時間，很多高校開設了關于TRIZ的創新類課程，國內每年舉辦全國“TRIZ”杯大學生創新方法大賽，很多企業和研究所也進行了與TRIZ相關的技術培訓。在各種發明創造中，機械創新設計與TRIZ結合的應用相對較多。各種產品都離不開機械的支持，只要有實物就有機構或結構的參與，可以說一個實際產品的出現必然體現著機械創新設計的成果。因此，本書將TRIZ與機械創新設計緊密結合，以TRIZ的思維方法和理論方法指導機械創新設計，為創新教育和創新人才培養提供一定的幫助。
本書介紹了TRIZ理論的創新思維方法，包括打破思維定式、最終理想解、九屏幕法等，對分析問題和解決問題有極大的啟發作用，比常規思維和試錯法等更加快捷，使設計人員少走彎路，可節省大量的思考時間，并獲得最佳的解決方案。傳統的機械創新設計方法如設問法、類比法、組合法等也是常用的、非常有效的創新技法，本書也對這些常用創新技法給以說明和介紹。為便于理解，本書對每種思維方法都給出實際案例，使讀者能快速掌握其運用方法。在TRIZ創造性思維的基礎上，本書介紹了TRIZ理論知識體系和主要工具，包括系統進化法則、40個發明原理、技術矛盾與矛盾矩陣、物理矛盾與分離原理、物場模型分析等。還對功能分析與裁剪、因果分析法進行了介紹。另外，闡述了機械創新設計基本方法，主要包括機構創新設計和機械結構創新設計，除機構、結構的組合和變異等常用方法之外，還介紹了增力、增程、自鎖、抓取、伸縮、分選、整列等實用機構。最后，給出了一些基于TRIZ的創新設計實例，詳細介紹了應用TRIZ方法進行創新設計的過程，以提高TRIZ發明創新理論的實用性和可操作性。書末附有測試題和參考答案，便于讀者自我檢驗學習效果和進行基本技能的訓練與提高。
本書以創新思維和創新理論為主線，結合大量實際案例，內容翔實，圖文并茂，對讀者有一定的啟發和示范作用，對創新意識和創新能力的培養具有一定的指導意義。
本書由潘承怡、姜金剛、解寶成共同編著完成。潘承怡編寫第1章，第2章的2.2.4～2.2.7節，第3章的3.4、3.5、3.6.4、3.8～3.10節，第6章，第7章，附錄A和附錄B；姜金剛編寫第2章的2.1、2.2.1～2.2.3節，第3章的3.1～3.3、3.6.1～3.6.3、3.7節，第8章的8.1～8.4節；解寶成編寫第4章、第5章和第8章的8.5～8.8節。
書中采用的創新設計實例為作者指導學生在全國“TRIZ”杯大學生創新方法大賽中的獲獎作品，均申請了專利，在此對參與設計的學生們表示感謝。同時也感謝哈爾濱理工大學教務處和機械動力工程學院的大力支持！
限于編著者水平，書中難免有不足之處，歡迎讀者批評指正。

編著者

本書以創造性思維和創新設計方法為主線，主要介紹了創造性思維與常用創新技法、TRIZ理論及其應用、機械創新設計基本方法、創新設計實例等有關內容。TRIZ理論及其應用主要包括TRIZ的思維方法、系統進化法則、40個發明原理、技術矛盾與阿奇舒勒矛盾矩陣、物理矛盾與分離原理、物場模型分析等；機械創新設計基本方法主要包括機構創新設計和機械結構創新設計。
書中有大量創新設計案例，書末附有測試題及參考答案。
本書圖文并茂，案例豐富，簡明實用，可操作性強，可作為普通高等院校本科生、?？粕蜓芯可膭撔骂愓n程教材，也可供工程技術人員學習和參考。

第1章緒論1
1.1思維的概念與分類1
1.1.1思維的概念1
1.1.2思維的分類2
1.2創新設計與創造力3
1.2.1創新設計的概念3
1.2.2創新設計的特點3
1.2.3創造力的構成要素4
1.3創新人才的培養5
1.3.1創新人才的特點5
1.3.2培養創新人才的注意事項6

第2章創造性思維與常用創新技法9
2.1創造性思維9
2.1.1創造性思維的特點和類型9
2.1.2創造性思維形成的過程和方式11
2.2常用創新技法13
2.2.1頭腦風暴法13
2.2.2設問法18
2.2.3焦點客體法23
2.2.4類比法24
2.2.5組合法27
2.2.6逆向轉換法29
2.2.7信息聯想法31

第3章TRIZ理論及其應用34
3.1TRIZ理論概述34
3.1.1TRIZ理論的概念34
3.1.2TRIZ理論的基本內容與解題模式35
3.1.3創新的等級37
3.2TRIZ理論的思維方法38
3.2.1打破思維慣性38
3.2.2最終理想解41
3.2.3九屏幕法44
3.2.4小矮人模型法47
3.2.5STC算子方法48
3.2.6金魚法49
3.2.7資源分析法50
3.3技術系統進化法則53
3.3.1技術系統進化的S-曲線53
3.3.2經典TRIZ的技術系統進化法則55
3.3.3技術系統進化法則的應用59
3.440個發明原理60
3.4.140個發明原理的概念與案例61
3.4.240個發明原理的應用技巧80
3.4.340個發明原理的增補原理82
3.4.440個發明原理應用實例82
3.5技術矛盾與阿奇舒勒矛盾矩陣86
3.5.1技術矛盾的相關概念87
3.5.239個通用工程參數88
3.5.3阿奇舒勒矛盾矩陣的概念與應用步驟92
3.5.4阿奇舒勒矛盾矩陣應用實例93
3.6物理矛盾與分離原理96
3.6.1物理矛盾的意義96
3.6.2分離方法與分離原理簡介97
3.6.3分離原理與40個發明原理的關系102
3.6.4分離原理應用實例104
3.7物-場模型分析108
3.7.1物-場模型的類型108
3.7.2物-場模型分析的一般解法110
3.7.3物-場模型分析一般解法應用實例113
3.8科學效應和現象114
3.8.1TRIZ理論中的科學效應114
3.8.2科學效應和現象應用步驟與實例115
3.9發明問題的標準解法117
3.9.1標準解法的分級與構成117
3.9.2標準解法應用實例123
3.10ARIZ算法簡介124
3.10.1ARIZ算法的主導思想124
3.10.2ARIZ算法應用實例125

第4章功能分析與裁剪127
4.1功能的定義和表達128
4.2功能的分類131
4.3功能分析與功能模型133
4.3.1組件分析134
4.3.2功能模型的建立138
4.3.3功能模型的應用142
4.4功能裁剪與裁剪模型144
4.4.1裁剪對象的選擇144
4.4.2裁剪規則147
4.4.3裁剪模型的應用149

第5章因果分析方法152
5.1因果軸分析152
5.1.1因果軸分析相關概念152
5.1.2因果軸分析步驟153
5.1.3因果軸分析實例159
5.2魚骨圖分析法161
5.2.1魚骨圖的類型與畫法161
5.2.2魚骨圖的評價與實例165
5.35W分析法167
5.3.15W分析法的特點與步驟168
5.3.25W分析法實例169
5.4因果矩陣分析簡介169

第6章機構創新設計172
6.1常見機構的運動及性能特點172
6.2機構的變異與演化173
6.2.1運動副的變異與演化173
6.2.2構件的變異與演化176
6.2.3機架變換與演化177
6.3機構的組合方法180
6.3.1串聯式組合180
6.3.2并聯式組合182
6.3.3疊加式組合184
6.3.4封閉式組合186
6.3.5混合式組合188
6.4機械創新設計中的實用機構189
6.4.1增力機構189
6.4.2增程機構191
6.4.3調節（減程）機構193
6.4.4快速夾緊機構194
6.4.5自鎖機構194
6.4.6抓取機構196
6.4.7伸縮機構199
6.4.8送料機構201
6.4.9分選和分流機構206
6.4.10整列機構208

第7章機械結構創新設計211
7.1機械結構設計的概念與步驟211
7.2機械結構元素的變異212
7.2.1桿狀構件結構元素變異212
7.2.2螺紋緊固件結構元素變異214
7.2.3齒輪結構元素變異214
7.2.4棘輪結構元素變異215
7.2.5軸轂連接結構元素變異216
7.2.6滾動軸承結構元素變異216
7.3機械結構創新設計的基本要求217
7.3.1實現功能要求217
7.3.2滿足使用要求219
7.3.3滿足結構工藝性要求223
7.3.4滿足人機學要求228
7.4機械結構創新設計發展方向229

第8章創新設計實例233
8.1正畸矯治器摩擦力測量裝置的創新設計233
8.2多功能直尺的創新設計243
8.3鑰匙引導器的創新設計248
8.4中國象棋對弈機器人的創新設計251
8.5自行車剎車儲能裝置的創新設計253
8.6五輪爬樓高空自動清掃機的創新設計257
8.7宿舍床鋪伸縮梯的創新設計262
8.8家庭服務機器人球頭陣列機械手的創新設計268

參考文獻279

附錄A阿奇舒勒矛盾矩陣插頁

附錄B測試題及參考答案281