TRIZ创造性思维及创新设计——方法与案例

1、从理论解读和实例解析两个方面，通俗易懂地讲解了运用TRIZ理论进行创新设计的方法和要点。 2、内容包含创新思维与创新技法、TRIZ理论、机械创新设计、创新设计实例四大部分，前三部分将机械方面的实例融合进去，使读者对创新的方法学习起来更加有实际操作性。 3、创新实例与TRIZ等创新方法相结合，帮助读者提高对创新方法的综合运用能力。

近年来，我国将“大众创业，万众创新”列为重要发展战略之一，因此掌握一定的创新设计方法对每一位工程技术人员都十分必要。设计者要具备创造性思维，掌握创造性思维方法和常用的创新技法，并且还应该掌握系统而有效的创新设计理论。好的创新设计方法可以极大地提高产品设计的创新性和创造性，使产品具有更好的发展潜力，创造更多的市场价值。经过多年的研究和实践，人们发现TRIZ理论（发明问题解决理论）在创新方面具有鲜明的优势，TRIZ理论越来越受到人们的喜爱和重视。
TRIZ是发明家根里奇·阿奇舒勒及其带领的一批科研人员在研究了大量高水平专利的基础上，提出的一套具有完整理论体系的创新方法。TRIZ在我国推广已有十多年的时间，很多高校开设了关于TRIZ的创新类课程，国内每年举办全国“TRIZ”杯大学生创新方法大赛，很多企业和研究所也进行了与TRIZ相关的技术培训。在各种发明创造中，机械创新设计与TRIZ结合的应用相对较多。各种产品都离不开机械的支持，只要有实物就有机构或结构的参与，可以说一个实际产品的出现必然体现着机械创新设计的成果。因此，本书将TRIZ与机械创新设计紧密结合，以TRIZ的思维方法和理论方法指导机械创新设计，为创新教育和创新人才培养提供一定的帮助。
本书介绍了TRIZ理论的创新思维方法，包括打破思维定式、最终理想解、九屏幕法等，对分析问题和解决问题有极大的启发作用，比常规思维和试错法等更加快捷，使设计人员少走弯路，可节省大量的思考时间，并获得最佳的解决方案。传统的机械创新设计方法如设问法、类比法、组合法等也是常用的、非常有效的创新技法，本书也对这些常用创新技法给以说明和介绍。为便于理解，本书对每种思维方法都给出实际案例，使读者能快速掌握其运用方法。在TRIZ创造性思维的基础上，本书介绍了TRIZ理论知识体系和主要工具，包括系统进化法则、40个发明原理、技术矛盾与矛盾矩阵、物理矛盾与分离原理、物场模型分析等。还对功能分析与裁剪、因果分析法进行了介绍。另外，阐述了机械创新设计基本方法，主要包括机构创新设计和机械结构创新设计，除机构、结构的组合和变异等常用方法之外，还介绍了增力、增程、自锁、抓取、伸缩、分选、整列等实用机构。最后，给出了一些基于TRIZ的创新设计实例，详细介绍了应用TRIZ方法进行创新设计的过程，以提高TRIZ发明创新理论的实用性和可操作性。书末附有测试题和参考答案，便于读者自我检验学习效果和进行基本技能的训练与提高。
本书以创新思维和创新理论为主线，结合大量实际案例，内容翔实，图文并茂，对读者有一定的启发和示范作用，对创新意识和创新能力的培养具有一定的指导意义。
本书由潘承怡、姜金刚、解宝成共同编著完成。潘承怡编写第1章，第2章的2.2.4～2.2.7节，第3章的3.4、3.5、3.6.4、3.8～3.10节，第6章，第7章，附录A和附录B；姜金刚编写第2章的2.1、2.2.1～2.2.3节，第3章的3.1～3.3、3.6.1～3.6.3、3.7节，第8章的8.1～8.4节；解宝成编写第4章、第5章和第8章的8.5～8.8节。
书中采用的创新设计实例为作者指导学生在全国“TRIZ”杯大学生创新方法大赛中的获奖作品，均申请了专利，在此对参与设计的学生们表示感谢。同时也感谢哈尔滨理工大学教务处和机械动力工程学院的大力支持！
限于编著者水平，书中难免有不足之处，欢迎读者批评指正。

编著者

本书以创造性思维和创新设计方法为主线，主要介绍了创造性思维与常用创新技法、TRIZ理论及其应用、机械创新设计基本方法、创新设计实例等有关内容。TRIZ理论及其应用主要包括TRIZ的思维方法、系统进化法则、40个发明原理、技术矛盾与阿奇舒勒矛盾矩阵、物理矛盾与分离原理、物场模型分析等；机械创新设计基本方法主要包括机构创新设计和机械结构创新设计。
书中有大量创新设计案例，书末附有测试题及参考答案。
本书图文并茂，案例丰富，简明实用，可操作性强，可作为普通高等院校本科生、专科生或研究生的创新类课程教材，也可供工程技术人员学习和参考。

第1章绪论1
1.1思维的概念与分类1
1.1.1思维的概念1
1.1.2思维的分类2
1.2创新设计与创造力3
1.2.1创新设计的概念3
1.2.2创新设计的特点3
1.2.3创造力的构成要素4
1.3创新人才的培养5
1.3.1创新人才的特点5
1.3.2培养创新人才的注意事项6

第2章创造性思维与常用创新技法9
2.1创造性思维9
2.1.1创造性思维的特点和类型9
2.1.2创造性思维形成的过程和方式11
2.2常用创新技法13
2.2.1头脑风暴法13
2.2.2设问法18
2.2.3焦点客体法23
2.2.4类比法24
2.2.5组合法27
2.2.6逆向转换法29
2.2.7信息联想法31

第3章TRIZ理论及其应用34
3.1TRIZ理论概述34
3.1.1TRIZ理论的概念34
3.1.2TRIZ理论的基本内容与解题模式35
3.1.3创新的等级37
3.2TRIZ理论的思维方法38
3.2.1打破思维惯性38
3.2.2最终理想解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金鱼法49
3.2.7资源分析法50
3.3技术系统进化法则53
3.3.1技术系统进化的S-曲线53
3.3.2经典TRIZ的技术系统进化法则55
3.3.3技术系统进化法则的应用59
3.440个发明原理60
3.4.140个发明原理的概念与案例61
3.4.240个发明原理的应用技巧80
3.4.340个发明原理的增补原理82
3.4.440个发明原理应用实例82
3.5技术矛盾与阿奇舒勒矛盾矩阵86
3.5.1技术矛盾的相关概念87
3.5.239个通用工程参数88
3.5.3阿奇舒勒矛盾矩阵的概念与应用步骤92
3.5.4阿奇舒勒矛盾矩阵应用实例93
3.6物理矛盾与分离原理96
3.6.1物理矛盾的意义96
3.6.2分离方法与分离原理简介97
3.6.3分离原理与40个发明原理的关系102
3.6.4分离原理应用实例104
3.7物-场模型分析108
3.7.1物-场模型的类型108
3.7.2物-场模型分析的一般解法110
3.7.3物-场模型分析一般解法应用实例113
3.8科学效应和现象114
3.8.1TRIZ理论中的科学效应114
3.8.2科学效应和现象应用步骤与实例115
3.9发明问题的标准解法117
3.9.1标准解法的分级与构成117
3.9.2标准解法应用实例123
3.10ARIZ算法简介124
3.10.1ARIZ算法的主导思想124
3.10.2ARIZ算法应用实例125

第4章功能分析与裁剪127
4.1功能的定义和表达128
4.2功能的分类131
4.3功能分析与功能模型133
4.3.1组件分析134
4.3.2功能模型的建立138
4.3.3功能模型的应用142
4.4功能裁剪与裁剪模型144
4.4.1裁剪对象的选择144
4.4.2裁剪规则147
4.4.3裁剪模型的应用149

第5章因果分析方法152
5.1因果轴分析152
5.1.1因果轴分析相关概念152
5.1.2因果轴分析步骤153
5.1.3因果轴分析实例159
5.2鱼骨图分析法161
5.2.1鱼骨图的类型与画法161
5.2.2鱼骨图的评价与实例165
5.35W分析法167
5.3.15W分析法的特点与步骤168
5.3.25W分析法实例169
5.4因果矩阵分析简介169

第6章机构创新设计172
6.1常见机构的运动及性能特点172
6.2机构的变异与演化173
6.2.1运动副的变异与演化173
6.2.2构件的变异与演化176
6.2.3机架变换与演化177
6.3机构的组合方法180
6.3.1串联式组合180
6.3.2并联式组合182
6.3.3叠加式组合184
6.3.4封闭式组合186
6.3.5混合式组合188
6.4机械创新设计中的实用机构189
6.4.1增力机构189
6.4.2增程机构191
6.4.3调节（减程）机构193
6.4.4快速夹紧机构194
6.4.5自锁机构194
6.4.6抓取机构196
6.4.7伸缩机构199
6.4.8送料机构201
6.4.9分选和分流机构206
6.4.10整列机构208

第7章机械结构创新设计211
7.1机械结构设计的概念与步骤211
7.2机械结构元素的变异212
7.2.1杆状构件结构元素变异212
7.2.2螺纹紧固件结构元素变异214
7.2.3齿轮结构元素变异214
7.2.4棘轮结构元素变异215
7.2.5轴毂连接结构元素变异216
7.2.6滚动轴承结构元素变异216
7.3机械结构创新设计的基本要求217
7.3.1实现功能要求217
7.3.2满足使用要求219
7.3.3满足结构工艺性要求223
7.3.4满足人机学要求228
7.4机械结构创新设计发展方向229

第8章创新设计实例233
8.1正畸矫治器摩擦力测量装置的创新设计233
8.2多功能直尺的创新设计243
8.3钥匙引导器的创新设计248
8.4中国象棋对弈机器人的创新设计251
8.5自行车刹车储能装置的创新设计253
8.6五轮爬楼高空自动清扫机的创新设计257
8.7宿舍床铺伸缩梯的创新设计262
8.8家庭服务机器人球头阵列机械手的创新设计268

参考文献279

附录A阿奇舒勒矛盾矩阵插页

附录B测试题及参考答案281