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三维可视化创意制图设计II
3.4 创新的主要方法：
1．缺点列举法
 缺点列举法是将你所熟悉的事物的缺点一一列举出来，随时做笔记记录，找出你感受最深、最急需解决而又可能解决的问题，对症下药，作为创新发明的选题。
例如“自行车自动充气器”就是针对自行车轮胎跑气这个缺点而构思的发明；针对试电笔要与带电体接触，既不方便也不太安全的缺陷，创造设计出了一种新型的不接触式试电工具——感应试电器。
2．希望点列举法
人们总是不满足于现状，对未来充满希望和向往。将这些希望予以具体化，并列举、归类和概括出来，往往就成为一个可供选择的发明课题。希望点列举法既可用于已有事物，又可用于尚未出现的事物。
很多人都喜欢溜冰、滑滑板，但它们往往只能前进而不能随意后退，能不能设计出既能前进又能后退的并且进退自如的游玩器具呢？
人们在缝制服装、穿衣时，感到挖扣眼、钉纽扣、系和解纽扣都很费事，希望能有一种方便的纽扣问世。1957年，瑞士人德梅斯特拉尔从一种植物的果实粘在身上的现象受到启示，发明了能代替纽扣且非常方便的尼龙搭扣。
有位34岁的日本青年，平时经常喜欢拆开自行车、溜冰鞋、三轮车等摆弄，一天，他骑在自行车上跺脚踏扳时，发现脚踏板曲轴可以随时向前或者向后踩，只是由于自行车上的棘轮机构，使得自行车只能单向前进。他忽然产生—个很好的构想，那就是将二轮车的直轴直接改变为曲轴，如图3—1所示，脚站在曲轴上，这样用脚去踩时，由于踩法不同，车子就可以随意的前进或后退了。
图3—1 进退自如的脚踏玩具
像点灯不用油、耕田不用牛、人们可以像鸟一样在天空翱翔、嫦娥奔月等等古代人民美好的希望，现在都已经成为现实。
3．系统设问法
系统设问法是针对事物系统地罗列问题，然后逐一加以研究、讨论、多方面扩展思路，从单一物品中萌生出许多新的设想。系统设问可以从下列方面入手：
1）转化。
这件物品能否有其他用途？将其稍微改变一下，是否还有别的用处？
“拉链”最初只用在鞋上，后来人们将它用在提包、服装上等等，现在其用途十分广泛，甚至还应用到了解决在太空失重状态下的行走问题。普通的椅子可以转化成躺椅、摇椅、转椅等等。
2）引申。
有别的东西像这件物品吗？是否可以从这件物品引申设想出其他东西？
医院的病床可躺可坐，成为可调成椅状的病床。儿童手推车也是由椅子引申而来。
港口用的起重机属于双摇杆机构，当AB杆摆动时，CD杆也作摆动，连杆CB上的E点作近似的水平运动，使其在起吊重物时减少能量的损耗（图3—2） 。
飞机起落架也用到了双摇杆机构。飞机着陆时起落架打开，AB杆与BC杆成一线处于死点位置，无论多大的力，杆都不会转动，因而可承受飞机着陆时的巨大冲击力（图3—3）。
 
图3—2 港口起重机 图3—3 飞机起落架
3）改变。
改变原来的形状、颜色、气味、式样等，会产生什么结果？
普通椅子占据的空间较大，人们改变了其结构，设计了折叠椅，不用时可以收起来，少占空间。
随着火车的出现，火车的制动问题成了当时急需解决的难题，美国人威斯亭豪斯致力于这项工作。他首先想到用火车的蒸汽动力进行制动，实验时发现制动力不足，失败了。有一天，他乘车外出旅行，随便买了一本杂志消遣。他读到一篇介绍使用压缩空气而使开凿隧道的工程进度大大提高的报道时，他就联想到改变蒸汽制动为压缩空气制动也应该是可行的。回去后他就设计了一个以压缩空气为动力的制动系统。司机一给气，压缩空气即推动闸瓦抱住车轮，达到制动的目的，解决了火车制动的难题。
4）放大或缩小。
将这件物品按比例放大、缩小会产生什么结果？单向放大、缩小又会怎样？ 长途货运时，小包装箱很不方便，人们将其放大成了现在的集装箱运输，大大提高了效率；将普通台灯的灯头与底座之间的距离放大，就成了落地台灯。
汽车出现后，人们为下雨天开车时雨水会遮挡住驾驶员的视线而苦恼。为此，有人想到了将汽车前窗的雨水随时刮走的办法。图3—4所示为一种汽车前窗刮雨器。它是利用曲柄摇杆机构将摇杆一端延长，利用摇杆延长的部分往复摆动实现刮雨动作。
将热水瓶缩小成保温瓶，既保温又方便携带；为方便旅行，人们用的牙膏、香皂等都进行了缩小。
图3—4 汽车前窗刮雨器
5）复杂。
在这件物品上可加上别的东西吗？加进一些“佐料”会怎样？
自行车上缺少装东西的容器，有人想到在车把前方加装一网蓝，结果很受欢迎；椅子增加了枕头的、架脚的、升降的和仰躺的机构，就变成了结构复杂的理发椅。
6）精简。
从这件物品上抽掉一些东西可以吗？减轻分量或复杂程度效果如何？
为了使鞋穿脱方便，将鞋帮予以简化，得到了拖鞋；将椅子的四条脚简化成中心的一根支柱，设计出了可旋转的座椅。
7）代替。
有没有其他物品可以代替这件物品？是否有其他材料、成分、过程或方法可以代替此类材料、成分、过程或方法？
千百年来人们洗涤衣服都是靠手工搓，擦板擦，刷子刷。19世纪中期开始，人们利用机械模仿人工洗涤的动作，即通过翻滚、摩擦、水的冲刷，设计出了代替人的拖动式洗衣机。后来人们将它改为搅拌式得到了洗涤效果较好的洗衣机，其结构是在洗衣筒中心装上一竖直的立轴，在其轴上部靠筒底处安置摆动翼，由传动机构带动，使它周期性地正反向转动，使水流和皂液能与衣服不断相互摩擦、碰撞、翻搅，达到洗涤目的。
近年来，洗衣机种类越来越多，除了单缸、双缸、全自动洗衣机外，又设计出了真空、烘干、电磁、模糊逻辑洗衣机等，功能越来越强大，性能也越来越好。
8）重组。
交换一下零件位置会怎样？变动序列、改换因果关系、改变速率应提供什么条件、产生何种结果？
1608年在荷兰一个小城镇的眼镜铺里，18岁的学徒利珀希坐在店铺门口，好奇地摆弄着他刚刚磨好的几块透镜。凸透镜能将物体放大，而凹透镜将物体缩小，使他感到非常有趣。无意之中，他把两个镜片一前一后向远处看去，这一看，他惊讶地看到远处教堂的塔尖又大又近，好像伸手就能抓到。后来，他用纸板作了个圆筒，代替双手，把镜片装在纸筒的两头，世界上第一个“千里眼”——望远镜就这样诞生了。
螺旋桨飞机发明后，螺旋桨都是设计在机首，两翼从机体伸出，尾部安装着稳定翼。美国著名飞机设计专家卡里格·卡图按照空气的浮力和气动原理，对螺旋桨飞机进行重组，将螺旋桨改放在机尾，仿如轮船一样推动飞机前进，而稳定翼则放在机头处，设计出世界上第一架头尾倒换的飞机。重组后的飞机，具有尖端悬浮系统，具有更加合理化的流线型机体形状，不仅提高了飞行速度，而且排除了失速和旋冲的可能性，增强了安全性。那么，如果把螺旋桨装在飞机上面会怎么样？对了，直升机就是这样诞生的。
9）颠倒。
正反互换会怎样？反过来又会怎样？能否反转？
汽车能倒行，为啥自行车不行？于是有人设计了有两个飞轮的、行驶中既能前进又能倒退的自行车。本世纪40年代发明的圆珠笔，因圆珠磨损漏油而难以推广应用。最初人们总是设法减少磨损，试验用各种不同材料提高耐磨性，甚至使用宝石制作笔珠，但问题总是没有很好地解决，后来日本人中田藤三郎将思维方式颠倒过来，不是设法减少磨损，而是控制笔杆的装油量，在圆珠未磨损之前，油已用完，巧妙地解决了问题。
除尘器开始是利用吹尘的方法，飞扬的尘土令人窒息。英国人赫伯布斯运用逆向思维，吹尘不好，吸尘如何？他用捂着手绢的嘴试看吸尘土，结果成功了，他继而发明出带有灰尘过滤装置的负压吸尘器。
图3—5所示可逆式折叠椅的椅面和靠背正反面分别做成硬的和软的两面，可以翻转，热天坐硬面，冬天坐软面。
图3—5 可逆式折叠椅
10）组合。
这件物品与什么东西组合起来效果会更好呢？
组合创新是一种非常有效的创新方法。它可以通过功能组合、材料组合、同类组合、异类组合、技术组合、信息组合等多种形式来实现。
将椅子和一对自行车轮组合到一起，制成了残疾人使用的“轮椅”。 多功能起子（图3—6所示）、旅行用多功能小刀等都是利用组合方法创新的例子。
图3—6 多功能起子
4．仿生类比法
仿生类比法是指对自然界的某些生物特征进行分析和类比，直接或间接模仿而进行创新设计的方法。它包括形状模仿、结构模仿、动作模仿、功能模仿等。
仿生类比法是发展现代新技术的重要途径之一。例如，飞机构件中的蜂窝结构、响尾蛇导弹的引导系统、模仿鸟类的飞机、模仿鱼类的潜水艇、根据萤火虫发光原理制作的反光交通提示牌，还有根据金钱豹与草丛相似的皮毛发明的迷彩服等，都是运用仿生类比法进行创新设计的例子。在运用仿生类比法时，要求首先弄清生物现象的特征和科学道理，并大胆巧妙地运用到创新实践中去。另外，有些生物现象不能直接用于发明创新，需要做相应的变动。总之，要在实践中仔细观察，用科学原理加以分析，才能得到仿生类比法的创造发明成果。
5．信息联想法
人们将自己每天耳闻目睹的大量信息加以筛选，从中挑选出新的、奇的、与技术有关的科学发现和技术发明，通过思维加以联想，往往可产生或提出一个新的发明问题。
联想的方式有：由一事物联想到在空间或时间上与其相连通的另一事物；联想到与其对立的另一事物；联想到与其类似特点（如功能、性质、结构等）的另一事物；联想到与其有因果关系的另一事物；联想到与其有从属关系的另一事物等等。
收割机的发明就是人们由理发推子剪断头发联想到收割麦子可采用同样的原理而设计制成的。
为了减少车轮的振动，一开始人们在车轮上直接裹上橡胶，但不论橡胶是硬还是软，效果都不理想，人在车上感到不舒服。英国医生邓禄普受到足球充气的启发，联想到对橡胶轮胎内充气．对传统方法进行彻底改革，设计出了现代的充气轮胎。
信息联想可以用组合来分析设计方案，参与联想组合的图形可以是二维的，也可以是多维的，组合的元素可以是同一组，也可以是不同组。
图3—7 家具与电器的组合联想 图3—7所示为家具与家用电器的二维组合联想，纵横交叉的点即为可供选择的组合方案，如床与沙发组合联想成为沙发床，柜子与桌子成为组合柜，电视与镜子组合成为反画面电视等等。
6．专利文献选读法
通过阅读大量的专利文献，即可掌握现有发明的内容和思路，了解最新的发明成果，避免重复他人的工作和侵权行为，又可对不完善的部分加以改进，作为你的课题，进行再发明。
7．集思广益法
集思广益法是美国创造工程学家奥斯本于1945年首先提出的，原文是“Brain storming”，直译就是“头脑风暴”。这种方式是以开小型“诸葛亮会”来进行，与会人数一般为5~10人，要求与会者严守下列规则：
1）畅所欲言，想到就说，意见越多越好；
2）静听别人的发言，从中受到启发，以使自己的意见更加完善；
3）欢迎荒诞和使人发笑的发言，设想越奇越好，能否采用另当别论；
4）禁止批评别人的发言，这一点很重要。
会后对会上的各种设想进行整理评价，选择最优设想付诸实施。
运用上面介绍的七种方法，一般可以确定待发明的课题。题材选取后，要完成它还得付出艰苦的努力和劳动。在解决问题的过程中，要根据事物的品质、构造、功能、特征对各种构想进行分析、比较、判断，运用正向思维和逆向思维的分析方法，对问题进行类比、综合、联想，集思广益，同时反复进行绘图、试验、制作样品和模型，并不断地改进，一个发明才有可能真正的完成。
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