40个发明原理（上）

40个发明原理：

（1~5）分离；抽取；局部质量；增加不对称性；组合、合并；

（6~10）多用性；嵌套；重量补偿；预先反作用；预先作用；

（11~15）事先防范；等势；反向作用；曲率增加；动态特性；

未达到或过度作用；

（16~20）一维变多维；机械振动；周期性动作；有效作用的连续性；

（21~25）减少有害作用时间；变害为利；反馈；借助中介物；自服务；

（26~30）复制；连接代替品；机械系统替代；气压或液压结构；柔性壳体或薄膜；

（31~35）多孔材料；改变颜色、拟态；同质性；抛弃或再生；物理或化学参数变化；

（36~40）相变；热膨胀；加速氧化；惰性环境；符合材料。

1、分割（分离）原理

1）将一个物体分成相互独立的部分。例如：

a、用多台个人计算机代替一台大型计算机完成相同的功能；

b、用一辆卡车加拖车代替一辆载质量大的卡车；

c、果实采摘机器人的工作空间主要是由机械手来确定。将机械手分成位置自由度与旋转自由度两个独立的部分。

d、将一个火锅分割成鸳鸯火锅；

e、将整体床分割成可折叠床；

2）使物体分成容易组装及可拆卸的部分。例如：

a、组合夹具是由多个零件拼装而成的；

b、花园中浇花用的软管系统，可以根据需要通过快速接头连接成所需的长度；

c、货船可分成同型的几个部分，必要时，可将船加长些或变短些；

3）增加物体的分割程度。例如：

a、将油箱分割成许多分割的空间，可以有效阻止燃料燃烧事故的发生，在油箱里装满一种多细胞或蜂窝状材料，可将油箱分割成无数小的“隔间”，可在不影响燃料流动的基础上防止燃料膨胀；

2、抽取原理

1）将一个物体中的“干扰”部分或有防碍的性质抽取出来。例如：

a、将产生噪声的空气压缩机放于室外；

2）将物体中必要的、有用的部分或需要的性质抽取出来。例如：

a、避雷针利用金属导电的原理，将可能对建筑物造成损害的雷电引入大地，消除雷电对建筑物的影响；

3、局部质量原理

1）将物体或环境（外部介质）的均匀结构过渡到不均匀结构。例如：

a、用变化中的压力、温度或密度代替定常的压力、温度或密度；

2）物体的不同部分应当具有不同的功能。例如：

a、将硬度高、耐磨性好的钢制成刀刃的部位，刀的其他部分用一般的钢，这样可以在降低成本的同时保证刀的质量。

3）使组成物体的每一部分都最大限度地发挥作用。例如：

a、带有起钉器的榔头；

b、带橡皮擦的铅笔；

4、增加不对称原理

1）将物体的形状由对称变为不对称。例如：

a、不对称搅拌容器，或对称搅拌容器中的不对称叶片；

b、将o形圈的截面形状改为其他形状，以改善其密封性能；

2）如果物体是不对称的，则增大其不对称的程度。例如：

a、防撞汽车轮胎具有一个高强度的侧缘，以抵抗人行道路缘石的碰撞；

机械设计中经常采用对称原理，对称是传统上很多零部件的实际形式。实际上，设计中的很多冲突都与对称有关，将对称变为不对称就能解决很多问题。

5、合并原理 （组合、合并原理）

1）在空间上把相同的物体或完成类似操作的物体连接在一起。例如：

a、并行计算机中的多个微处理器；

b、安装在电路板两侧的集成电路；

2）把时间上相同或类似的操作联合起来。例如：

a、双联显微镜组，由一个人操作，另一个人观察和记录；

6、多功能原理

使一个物体能完成多项不同的功能，因而不需要其他物体。例如：

a、多功能螺丝刀；

b、为了提高市场的竞争力，挖掘机应具有多种功能，可与装载机、推土机等组合，构成挖装机、挖推机等；

7、嵌套原理

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，以此类推。例如：

a、收音机伸缩式天线；

b、伸缩式钓鱼竿；

2）使一个物体穿过另一个物体的空腔。例如：

a、汽车安全带卷收机；

8、反质量原理

1）将物体与具有上升力的两一个物体结合以抵消其质量。

2）将物体与介质（最好是气动力和液动力）相互作用以抵消其质量。

9、预加反作用原理

1）预先施加反作用。例如：

a、缓冲器能吸收能量，减少冲击带来的负面影响；

2）如果一个物体处于或将处于受拉伸状态，预先施加压力。例如：

a、切削机构中的预压缩弹簧。在加工孔时，经常使用钻柄，但如果钻柄的刚度不足就会引起振动，使用预加反作用原理减少振动，可在切削力方向加一预压力，增加一个压缩弹簧以增加刚度，从而减少振动提高加工精度；

10、预操作（预先作用）原理

1）预先完成要求的作用（整个或部分）。例如：

a、真空吸尘器，采用预操作原理，要预先疏松灰尘；

b、不干胶粘贴，预先将塑料带上胶制成胶带纸，到时可随用随扯；

c、为了解决铁道枕木易于腐朽的问题，预先给树木刷上渗透漆；

2）预先将物体安放妥当（预置物体），使它们能在现场和最方便地点立即完成所需要的作用。例如：

a、建筑通道里安置的灭火器；

b、灌装生产线中使所有瓶口一个方向，以增加灌装效率；

c、打石膏时预置锯片可从石膏模里面直接切割出来，而不用担心从外面切割进去，会伤到皮肤肌肉组织；

11、事先防范原理

以事先准备好的应急手段补偿物体的低可靠性。例如：

a、高层建筑有电梯，同时为防突发事件发生，备有应急楼梯和消防通道；

12、等势原理

在势场中，限制位置的变化。也就是说，改变工作条件，使物体不需要被升高或降低。例如：

a、与冲床工作台高度相同的工件输送带，将冲好的零件输送到另一工位；

13、反向原理

1）将一个问题中所规定的操作改为相反的操作。例如：

a、为了拆卸处于紧配合的两个零件，采用冷却内部零件的方法，而不采用加热外部零件的方法；

b、安装螺丝钉用的手持机器，正转是安装，反转是拆卸；

2）使物体中的运动部分静止，静止部分运动。例如：

a、跑步机，人在原地跑，而下面的传送带向后传动；

b、在纺织印刷工艺过程中，在原系统中，令平动的物体静止，而印辊和橡皮辊在转动的同时实现平动；

3）使一个物体的位置颠倒。例如：

a、将一个机器或部件整体翻转，以安装紧固件；

14、曲面化原理

1）将直线或平面部分用曲线或曲面代替，立方体用球形代替。例如：

在结构设计中，用圆角过渡避免应力集中；

2）利用滚子、球体、螺旋、圆顶。例如：

a、滚筒搅拌机，使混合效果更好；

b、斜齿轮提供均匀的承载能力；

3）用旋转运动代替直线运动，利用离心力。例如：

a、洗衣机采用旋转产生离心力的方法，去除湿衣服中的部分水分。

15、动态化原理

1）使一个物体或环境在操作的每一个阶段都能自动调整，以达到优化的性能。例如：

a、可动态调整汽车的驱动轮、座椅、反光镜等；

b、真空吸尘器，采用动态化原理，调整吸尘器的管口。

2）将物体分成彼此相对移动的几个部分。例如：

a、蝶形计算机键盘；

3）如果物体是刚性的或非柔性的，使物体变为可动的或可适应的。例如：

a、用来检查发动机的柔性内孔探测仪；

16、未达到或过量作用原理

如果100%达到所希望的效果是困难的，略微未达到或略微超过预期的效果将会大大简化问题。例如：

a、圆筒先过渡喷漆，然后在去掉多余的部分（或使用模板）；

b、用针管抽取液体时不能吸入准确的计量，而是先多吸再把多余的液体排除，这样可以简化操作难度；

17、维数变化原理

1）将一维空间中运动或静止的物体变成二维空间中的运动或静止的物体，将二维空间中的物体变成三维空间中的物体。例如：

a、五轴机床的刀具可被定位到任意所需的位置上；

b、为了扫描物体，红外线计算机鼠标在三维空间运动，而不是在平面运动；

c、利用三角形改进框架结构的强度及稳定性；

2）利用多层结构代替单层结构。

a、叠层集成电路以改善密度；

3）将物体倾斜或改变其方向；

a、自动倾卸卡车；

4）利用指定面的反面。例如：

a、温室的北部设有凹面的反光镜，在白天反射阳光，以改善温室这部分的光照；

18、机械振动原理

1）使物体摆动或振动。例如：

a、使用振动刀片的电子雕刻刀；

b、电动剃须刀利用振动的原理将胡子刮得更彻底；

2）如果已在振动，则提高它的振动频率（达到超声波频率）。例如：

a、利用振动使粉料均匀；

3）利用共振频率。例如：

a、无锯末断开木材的方法，其特征是，为减少工具进入木材的力，使用脉冲频率与被断开木材的固有频率相近的工具；

4）用压电振动器代替机械振动器。例如：

a、石英晶体振荡器驱动高精度的钟摆；

5）利用超声波振动同电磁场振动配合。例如：

a、在高频感应炉中混合合金。

19、周期性作用原理

1）用周期性运动或脉动代替连续运动。例如：

a、警车的警笛利用周期性的原理避免噪声过大，并且使人敏感；

2）对周期性的运动改变其周期的大小和频率。例如：

a、使用调频制传达信息，代替莫尔斯电码；

3）利用脉冲的间歇完成不同的作用。

20、有效作用的连续性原理

1）连续工作，物体的所有部分均应一直满负荷工作。例如：

a、飞轮（或液压系统）能储存能量（当汽车停车时），因此，发动机能在最优动力下保持运转；

2）消除空转或间歇运转。例如：

a、当打印机的滑动架在返回时也进行打印，如针式打印机、喷墨打印机等；

3）用旋转运动代替往复运动。例如：

a、果实采摘机器人，用机械手的旋转运动代替往复伸缩运动；

b、由于机器需要等待新毛坯进入工作面，所以流水线的生产效率受到限制。建议加工毛坯时，让毛坯与工件一同运动。这项技术可用于回转机械中。由于减少了空转时间，使得旋转流水线的生产效率得到提高。

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