2形态改变法.ppt

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1、形态改变法形态分析法是一种系统化构思和程式化解题的发明创造方法，它是由美国加利福尼亚大学工学院教授F·兹维基和美籍瑞士矿物学家P·里哥尼联合提出的。形态分析法是一种系统搜索方法，用来探求一切可能存在的组合方案，属于“穷尽法”。形态分析法的核心是将机械系统分解成若干组成部分，然后用网络图解的方式或形态学矩阵的方式进行排列组合，以产生解决问题的系统方案或创新设想。如果机械系统被分成的部分数量较多，而且每个部分又有很多解法，那么它的组合方案数量将十分巨大，会产生}“方案爆炸”现象。一般应用方案评价方法来选定若干方案加以决策。在形态分析法中，因素和形态是两个非常重要的基本概念。因素是构成机械系统

2、中或技术系统中各种子功能的特性因子；形态是实现系统各功能的技术手段。例如，对于机械产品而言，它的各分功能（行为）为基本因素，而实现该产品各分功能的2.6形态改变法技术手段为基本形态。对于任一产品的每一基本因素，均可用多种技术手段来实现，它们被视为对应的基本状态。2.6.1形态分析法的基本原理形态分析法是将研究对象视为一个系统，通过系统分析方法将其分解为相对独立的子系统，各子系统所实现的功能称为基本因素，实现各子系统功能的技术手段称为基本形态，通过排列与组合方法可以得到多种可行解，经过筛选可从中确定系统的最佳方案。2.6形态改变法2.6.1形态分析法的基本原理若系统分解后的基本因素为A、B

3、、C、D、…，而对应的基本形态分别为A1、A2、A3、…，B1、B2、B3、…，C1、C2、C3、…，D1、D2、D3、…，则可写成表3-2所示矩阵。因此，从每个基本因素中选出一个基本形态就可以组合成为不同的系统方案。表2-6-1系统的形态学矩阵基本因素基本形态AA1A2A3A4A5BB1B2B3CC1C2C3DD1D2D3D42.6形态改变法2.6.1形态分析法的基本原理形态分析法具有如下特点：（1）所得方案只要能将全部因素及各因素的所有可能形态都排列出来，则是无所不包的；（2）具有程式化性质，主要依靠人们认真、细致、严密的工作，而不是依靠人们的直觉、美感或想象，易于操作；（3）其创新

4、点在于如何进行系统的分解，使之不同于已有的，还在于对基本形态的创新构思。由于形态分析法采用系统化方式构思和程序化方式解题，因而只要运用得当，就可以产生大量的设想，能够使发明创造过程中的各种构思方案比较直观地显示出来。例1火箭研制工作中，其各主要组成要素及其可能具有的形态，可用表3-3表示为形态学矩阵。2.6形态改变法2.6.1形态分析法的基本原理从火箭研制的形态学矩阵可以看出，其可能的方案数为4x4x3x3x2x2=576种，包括了几乎所有可能的方案。表2-6-2火箭研制的形态学矩阵火箭的组成要素各组成要素可能具有的形态发动机工作的媒介物真空大气水油推进燃料的工作方式静止移动振动回转燃料

5、的物理状态气体液体固体推进动力装置的类型内藏外置免设点火的类型自点火外点火做功的连续性断续连续2.6形态改变法2.6.1形态分析法的基本原理例2挖掘机的方案设计（1）挖掘机的因素分析：挖掘机具备的因素有动力、移动动力传动、移动、挖掘动力传递、挖掘五个因素；（2）形态分析见表2-6-3.表2-6-3挖掘机形态分析功能因素形态（技术措施）动力电动机汽油机柴油机蒸汽透平液压机气马达移动动力传动齿轮传动螺杆传动带传动链传动液力耦合器移动轨道及车轮轮胎腰带气动挖掘动力传动拉杆绳传动气缸传动液压传动挖掘挖斗抓斗钳式斗第2章创新技法2.6形态改变法2.6.1形态分析法的基本原理（3）可以看到，根据排列

6、组合知识，以上技术措施可组合出6x5x4x4x3=1440种方案。以上通过对各个功能因素的可实现技术措施进行评价，发现“电动机+液力耦合器+履带+液压缸传动+抓斗”和“气马达+液力耦合器+轮胎+液压缸传动+抓斗”两方案最为可行，目前，以上两种方案是挖掘机最常采用的方案。例3在研究新型单缸洗衣机的设计方案时可以作出如下分析：洗衣机必须具有盛装衣物、分离污物、控制洗涤三个功能因素。三个功能因素中“分离污物”是最关键的功能因素，在考虑如何将污物从衣服上“分离”时，应从各个技术领域去深入思考，采用可能应用的一切技术措施，包括现有的和先进的，甚至暂时没有但有可能通过努力而实现的。根据上述分析可得表

7、3-5所示洗衣机方案设计形态学矩阵。第2章创新技法2.6形态改变法2.6.1形态分析法的基本原理根据上表进行组合，可得4x4x3=48种方案，其中：A1+B1+C1是最原始的洗衣机：A1+B1+C1是目前市场销售的普通型单缸洗衣机：A2+B2+C1是一种简单的热胀增压式洗衣机，其工作原理是用热水加洗涤剂，用手摇的方式使洗涤桶旋转增压，达到分离衣物上污物的目的；A1+B2+C2是一种新型的，用电磁震荡除去衣物上污物的洗衣机；A1+B1