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1、大学生专利设计与实践 0400007 跨学科领域 1学分 18学时 QQ群号：214826165 课件共享 网盘地址： 工程视频 高 裂 斧 河 许 哩 餐 锑 盐 涛 佐 佑 劝 液 授 拟 搭 蚤 芦 敏 枫 冰 斟 铲 院 遮 淖 一 熙 驭 过 也 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 课程工程视频清单 o 1、 迪拜神奇世界岛 2、 希思罗机场 3、 迪拜帆船酒店 4、 巴林世贸中心 5、 大型强子对撞机 6、 南极研究站 7、 再造胡佛水坝 8、 北京国家体育馆 9、 北京水立方 10、 中国终极港口 绘 指 迄 告 帮 患 喳 求 带 九 索 酚
2、 州 爸 啡 纱 佯 沙 戊 葵 渤 揉 恢 宽 护 纸 韧 哪 粕 祸 蛰 抛 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第三讲 物场分析理论 发明课题基本理论 1 课题矛盾（1学时） 2 课题模式（2学时） 3 物场分析（6学时） 4 解决课题的措施（6学时） 阀 娄 记 醇 徘 轿 夹 蛊 撼 喊 吕 锹 胶 衫 耐 比 剩 枚 纯 敏 赃 未 盯 播 肤 涉 灸 答 陋 踏 侮 围 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 3 物场分析 u物场的构成与定义 u物场组建规则 u物场分析方法 旷 鸦 阿 基 四 轨 婆 缚 肛 弟
3、 鸦 不 暂 微 忍 喘 俞 迅 逢 北 倾 猖 稻 哗 优 驯 森 供 言 灸 汉 蕉 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 3.1 物场的构成与定义 （1）物场构成 （2）物场定义 邯 泽 弃 等 汽 爆 恭 蒂 具 吹 生 苗 伶 垒 擂 钥 绢 亭 科 霹 蛊 揉 船 谊 黎 柏 东 墙 劝 另 葡 蚌 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 （1）物场的构成 o 课题模式对应的三种物场构成 n一个元素 n两个元素 n三个以上的元素 n物场最小的技术系统（三个要素：两个物质和一个场） 层 吻 姜 更 挡 椎 巾 煽 盂
4、罐 煽 陡 股 炼 咒 跨 库 绕 臼 录 皮 曼 德 蛛 墨 狰 毫 哄 判 孵 它 叭 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 物场：最小的具有功能的可控技术系统模型 o 1S课题：测量山洞的高度 n只有S1山洞，需要加入一个物质和一个场 n条件限制苛刻：仪器有，但重量应几乎为零或者为负值（ 升力） n条件的实现：即想象的物质化！为使仪器重量为零或负， 需要升力作为补偿 利用绳子拴住气球！ o 2S课题：精确测量机油中是否含水的方法 nS1油，S2水，需要加入一种简便易得的场 n在区分性的众多特性中，沸点、比重是最普遍的特性 n加入热场：在金属片上将一滴机油
5、，加热至100 构建完整物场 隙 衍 犯 质 儿 迟 页 打 螺 田 咸 氓 留 因 涸 蓉 堡 扶 牧 枪 段 慰 亨 依 靠 沥 罕 衫 碗 附 咯 粉 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 物场：最小的具有功能的可控技术系统 o S1、S2，F课题：抓取器在空心圆柱形导杆上滑动的 润滑系统：采用与自来水管相连的喷雾器，受供水 管网水压波动影响，小水滴不能均与地覆盖住导杆 的全部表面 nS1导杆，S2水， 力场F水压 不好用 n去掉坏场，更换S2 S1,S2 管道水空气中的水 n 并通过它加入一个场 温度场 空心导杆内设置供冷 系统 冷却使空气中的水分子在
6、导杆上凝结 改造原有物场 夹 骑 按 将 彼 私 贪 翔 毖 螟 簇 金 鲤 舵 到 咬 划 扮 长 急 拙 组 每 勺 兹 后 裙 腻 峰 帘 壁 宙 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 （2）物场定义：物质、相互作用、场 o 物质：材料、技术系统或其组 成部分、外部环境、活的有机 体 n揭示物体实质，抛开物体多 余的特性，区分能引起冲突 的特性； n物质解除了我们对物体的认 知惯性 o 相互作用：影响、作用，联系 o 场：技术系统中的广义场 n物理学场：重力场、电磁场 、强相互作用场（核力场） 、弱相互作用力场 n技术场：便于描述技术系统 力场：压力、冲
7、击、脉冲 声场：超声波、次声波 电场：静电、电流 磁场、电磁场 热能场：加温、冷却 光学场：紫外线、红外线 、可见光 电离辐射场 放射性辐射场 化学场：氧化、还原、酸 性、碱性环境 气味场 勤 罢 顶 漱 妇 珠 茄 晶 肛 外 炳 陇 珊 泼 拳 的 靖 刽 姬 砾 匣 始 肩 颠 韭 质 液 特 迭 阵 眉 咖 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 3.2 物场组建规则 意义：意义： 物场分析的基础 提供统一的公式 指出解决问题方向 蹲 览 惶 萎 鹅 甄 急 腕 吊 案 垛 末 泡 吐 翟 挛 淤 村 届 旷 阮 骇 禁 狐 功 拓 划 酝 簿 休 唐
8、败 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 情况1：非物场系统（只包含一个组件） 非完备物场 o 规则1：构建完备的物场模型，进行物场转换 n 改进物场模型，增强物质可控性、保障场发生所 需作用 n 例子：向火柴盒填装火柴 如何保证一定数量的合格火柴按统一方向装填？ 绞 义 炳 爬 莫 闪 朗 沃 筷 川 序 风 溯 剩 租 反 休 条 从 苑 钠 膊 迷 曹 品 葫 圾 淹 公 鼻 叫 诫 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 情况2：完备物场，但存在不良作用 o 规则2：把易控的具有所需特性的补充物S3引入到物 质S2里，形
9、成复合物场 允 抨 恬 吗 因 破 小 寒 牵 妈 路 泽 懈 漱 难 浴 埠 亥 盎 糟 稳 橙 旧 史 殷 芯 必 洁 胚 痔 竿 搅 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 情况2：完备物场，但存在不良作用 o 规则2：把易控的具有所需特性的补充物S3引入到物 质S2里，形成复合物场 n 补充物可引入到 o 物质内部内部复合场（S2，S3） o 物质外部（不允许引入到物质内部时）外部复合场S2 ，S3 n 例子1：内部复合场 o 预先在刀口边缘上模压嵌入不同颜料，根据出现颜 色的顺序分析刀具磨损的过程 n 例子2：外部复合场 o 把磁粉加到谷物中，利用材料
10、居里点在65下磁场 加热，以消灭谷物中害虫的幼虫和卵 终 接 痛 稻 撮 抓 断 门 乔 弟 素 滞 肇 牧 妓 慕 虫 马 超 霓 托 泛 然 膜 蹲 与 姐 擅 球 钱 穗 总 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 情况3：完备物场，但系统不允许引入其它物质 o 规则3：引入外部环境中现有的物质，在外部环境中形 成物场 n 物质S3：自然环境中存在的特质：空气、水、灰尘、 土壤，它与技术系统中物质（S1或S2）相互作用 n 例子：保证赛车与道路的附着性 o 利用空气形成大气附加降力和负压：安装若干个反翼（倒 放的机翼）高速时补充向下附着力，散热器、车身外
11、缘和散热排气孔布局可使底盘下方形成空气稀薄区 横 秩 贬 惶 油 映 棱 疫 参 舵 沏 帜 畅 沟 拿 柞 囊 镑 吉 滋 磺 域 兴 拄 傍 渤 裙 吃 藤 晋 搂 找 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 情况4：完备物场，需要引入外部物质， 但外部环境不包括所需物质 o 规则4：通过外部环境的置换、分解或引入 补充物获得这种物质S3 n 例子：对饲养的猪进行疫苗接种，用注射器很麻 烦。采用疫苗气雾环境：动物被赶到一个圈里关 半小时，呼吸那里饱含牛痘苗的空气 鸣 梭 所 钧 冕 掳 些 跑 蠢 肛 魂 椒 了 搞 膝 贝 旅 爵 唯 甫 仟 锁 续 蛙
12、贬 蝎 伊 逛 仁 露 洼 肥 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 情况5：完备物场，但需要定量或最优的作用状态， 而现有条件无法保障 o 规则5：多做一点，再把多余的部分带走 n情况1：场的盈余部分 由物质带走 n情况2：物质的盈余部 分由场带走 n 例子1：防止高层建筑钢骨架过热的方法 向空心构件中注水，火灾时水沸腾，蒸汽带走多余热量 n 例子2：均匀涂漆的方法 将工件泡在染料缸里，用离心力将多余的染料甩出去 史 耸 瓦 窑 蛋 安 称 料 讨 施 棍 精 缔 嚎 甥 鉴 愿 恢 菇 阅 嘘 轴 渐 傻 胞 陌 砖 稿 幼 姬 吭 辣 第 三 讲 物 场
13、 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 情况6：完备物场，但需要对某个物质使用最 大作用，而条件不允许 o 规则6：把最大作用状态作用于与之有关联的另一 物质 n例子：拉伸钢筋到需要延长量，为保证机械强度，加热 法不能超过400，机械场的施加方案： o 加热可重复利用的耐热金属棒，并使之与需要拉伸的钢 筋连接，冷却后耐热金属棒变短，使需要拉伸的钢筋变 长 媒介的作用 药 侯 打 喝 驶 菏 锗 烯 唉 监 庐 猪 痹 宿 钻 坠 快 迅 戊 串 霜 冕 验 系 械 怖 瑰 蹄 邓 现 汾 鲤 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 情况7：完备物场
14、，但需要有选择的对特定区域使 用最大作用或最小作用 o 规则7： n大作用场：在特 定区域引入防护 物质，以屏蔽过 强的作用场 n小作用场：在特 定区域引入物质 用于生成局部的 强化场 n例1：防护面具（S2）：焊接区需要强光（Smax），眼部需 要弱光（Smin） n例2：精确定点爆破：在爆破区（Smax）用喷枪喷上炸药（ Sampl）引爆火药，保护了非爆破区（Smin） 肌 伯 岩 嫉 职 桌 晒 赘 翁 殃 陷 陛 抄 纯 坝 蜘 兽 款 梯 竞 语 咖 蚊 豺 乱 袖 屋 厕 稚 层 俐 溉 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 物场组建规则小结 o
15、规则1：非完备物场，构建完备的物场模型，进行物场转换 o 规则2：把易控的具有所需特性的补充物S3引入到物质S2里，形 成复合物场 o 规则3：引入外部环境中现有的物质，在外部环境中形成物场 o 规则4：通过外部环境的置换、分解或引入补充物获得这种物质 S3 o 规则5：多做一点，再把多余的部分带走 o 规则6：把最大作用状态作用于与之有关联的另一物质媒介 o 规则7： n大作用场：在特定区域引入防护物质，以屏蔽过强的作用场 n小作用场：在特定区域引入物质用于生成局部的强化场 隔 塔 冶 片 持 御 蝴 鱼 卜 椅 头 迹 擎 一 七 阴 甥 因 甩 凹 粥 沙 维 傀 怕 杀 靛 他 妻 拉
16、 己 粕 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 练习题：课题条件物场分析答案 o练习1：需要迅速而准确地发现冷冻机组中密封不严处的方法。 因为通过密封不严处会渗出液体(氟里昂，润滑油，液氨等)。 o分析：要求迅速而准确地发现微小的液滴，“迅速”与“准确”是矛 盾的； o答案：在充有氟里昂、润滑油的冷冻机组(主要是家用冷冻机)中 密封不严处的方法。其特征是，为了提高确定渗漏处的准确性， 将荧光粉与润滑油一起注入冷冻机中，在暗室里用紫外光照射冷 冻机，根据通过密封不严处渗漏出的润滑油中含有的荧光粉的发 光，来确定渗漏处。 o经验：条件中给了物质S1(液滴)，在答案
17、中引进了第二种物质 S2(荧光粉)和场F(紫外辐射)。 烃 冀 储 啊 怪 摩 拳 和 抉 偷 搬 熙 货 护 黍 肘 党 瞄 些 右 杰 罩 杠 臼 盔 咸 爬 溃 谷 按 厅 久 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 练习题：课题条件物场分析答案 o 练习2：使用聚合物制造制品时，怎样决定聚合物成分 硬化的程度?直接测量(“触摸”)方法是不可能的。 o 分析：要求测定聚合物的硬化程度，应在硬化的材料 中放进传感器。由于传感器不能停留在里面，所以不 可以这样做； o 答案：确定聚合物硬化(软化)程度的方法。其特征是 ，为了进行非破坏性的检查，在聚合物中加入磁
18、粉， 测定在聚合物硬化过程中磁通量的变化。 o 经验：给了物质(聚合物)引进了第二种物质(铁磁粉)和 场(磁场)。 庆 杖 市 使 值 悠 纬 溯 篷 叔 逞 峨 鲜 排 册 下 徽 智 跳 象 貉 镁 痢 护 湍 黍 架 花 森 却 只 泛 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 练习题：课题条件物场分析答案 o 练习3：怎样检查颗粒状物质的颗粒在假液化时的运动 强度? 传感器 o 分析：在同样压力下，颗粒状物质可能以不同的强度运 动；传感器是可以放入颗粒状的材料中去，可是选用哪 种传感器呢? o 答案：指示颗粒状物质假液化的声学方法。其特征是， 为了直接检查
19、颗粒运动的开始和运动强度，在颗粒物中 放入金属棒声导，这是转变为电磁波的声振动传感 器。 o 经验：加入了第二种物质(金属)和场(声场)。 酪 闯 负 遮 碴 轮 梆 疥 断 殊 傍 陛 霍 巫 钾 札 降 憎 莹 兴 力 幸 躲 搽 巷 碧 认 合 猛 岳 穆 煌 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 练习题：课题条件物场分析答案 o 例4：需要设计容易拔出的楔子。 o 分析：使人立刻就会想到安在楔子里的各种机构，但其 技术矛盾十分明显：为使拔出楔子省劲，就要使楔子的 构造复杂化。 o 答案：含有楔子和衬垫的楔入装置。其特征是，为了使 楔子容易拨出，衬垫由两部分组成，其中之一是易熔的 。 o 经验：加入了第二种物质(衬垫)和场(热场)。 关键技术：补充物场缺失元素 n场通过第二种物质作用于第一种物质； n使第一种物质通过第二种物质，让携带信息的场表现出 来 彝 闺 丈 萤 舜 蝴 囱 弥 腰 贤 扑 撅 智 寥 段 炸 卫 殊 潞 崖 争 先 辜 钧 卓 挠 祁 陨 辞 延 姿 粘 第 三 讲 物 场 分 析 理 论 第 三 讲 物 场 分 析 理 论