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机械的“Hello World”

今天考完一门神课“Innovative Design”, 终于开更了。

关于交互设计,由于我们决定先注册,所以具体细节不便披露,在下一更中会介绍设计过程。

这是来到斯京的第七篇文章

机械语言

语言的分类很广阔:自然语言,如汉语,德语,英语;计算机语言,如C,Java,Python;以及各种产业术语。

那么机械语言到底是什么呢?

每门计算机语言的第一课永远是“hello world”,嵌入式系统永远都是“blink”。同济大学的机械课程,第一课是“机械制图”,然后是“理论力学”,“材料力学”,“机械原理”,“机械设计”,随后便是各种机器的设计,包括汽车底盘,液压系统,系统工程,嵌入式系统等等。(吐槽一下,同济的机械专业力学学的真多啊,理论力学,材料力学,流体力学,弹性力学,热力学,结构力学!其中结构力学简直噩梦一般!)

机械制图是沟通设计和制造的语言,两门力学是机械理论的语言,机械原理和机械设计是设计的语言。机械专业的“hello world”应该是减速箱了

减速箱

减速箱有什么用?

把电机等动力来源的速度降低,扭矩增大:)

减速箱是机械专业的第一门系统设计。从轴的设计,带传动的设计,齿轮的设计,键的设计,轴承的设计,一直到电动机的选择,各种零件、箱体的材料选择,最后用装配图、零件图表达出来。其背后有庞杂的计算过程,潜移默化的迭代设计,各个功能部件的互相影响。回忆起来,其中最另人痛苦的就是设计齿轮时候,很容易出现齿轮和另一端的轴干涉。终于重复计算到不干涉了,一定要庆祝一下!

减速箱的设计,也符合产品设计发展曲线。

随着时间或者engineering effort 的增加,减速箱的设计由抽象到具体,其设计自由度降低,设计定义数据增加。比如最开始设计的时候,轴的直径,形状的数据都是比较随意的,甚至齿轮的设计可以根据所谓的经验大致选择其半径。到最后通过迭代计算,所有的尺寸或者形状都确定下来,几乎没有改变的余地,除非重新设计。

减速箱是最简单的有独立功能的部件,可以把它看做程序中的库。调用库的时候,改变传递参数的值,就像改变减速箱的传动比。Python中的程序由许多库构成,一台机器也有很多部件组成。其中标准件就像通用库,非标件好比自己写的代码。

通过减速箱的设计,机械专业的学生被要求能够掌握系统设计的方法。随后不论是设计工程机械底盘,抑或是起重机或者机器人,其遵循的设计方法都是相同的。只不过需要掌握不同的外界知识而已

学习成本

然而,在大二那个暑假,我并没有想到这些。被无尽的轴和齿轮的干涉和机械制图搞的昏天黑地。直到后来做过一些产品设计,并且在这里学习了“Innovative Design”,之后才明白减速箱的良苦用心。

相比于现代编程,用Python只要一行代码就可以“hello world”,而说出机械的“你好世界”,需要整整两年的基础知识才能做出一个半成品。机械行业的学习成本太高了。

上图为产品的S曲线,也可以类比为一个产业的发展曲线。当一个产业发展到S曲线的极点附近时,大量的投入只能带来极少的表现提升。打游戏升级也不过如此啊,刚开始杀几只怪就可以升1级,到后来杀一个月怪也不一定能升一级。最好的办法是练一个新职业:)

话说多了伤心。

吐槽一门神课

先介绍下“Innovative Design”这门神课。课堂内容主要分为三大块:知识产权与创新,使用剑桥大学材料数据库选择材料,机械设计。

其中知识产权与创新部分讲解了知识产权的作用和费用,创新的方法。相比于另一门“R&D管理方法论”的课,这门课中的知产部分可以说是在念维基百科。创新部分主要讲创新的方法,包括传统的“6-5-3”和专利分析。其对应的项目作业是分析专利,使用“Pugh”和“权重分析法“获得新的创新的提示。总体而言,这部分是这门课的唯一亮点。

剑桥大学材料数据库,CES,使用“限制”和“目标“,可以更简单快捷的帮助设计师选择对应的材料。之前我在做东西的时候,选择材料大多数类比类似的机器材料,直接选用。该数据库可以根据设计需求,包括材料特性,价格,环境影响因素,进行排名。我在这门课上第一次系统的知道材料选择的方法:1)翻译设计需求为机械语言,如零件的使用寿命,疲劳极限,材料的杨氏模量,可加工方式等;2)将机械语言转换为二维或者三维函数进行选择,这就是“限制”;3)对符合要求的材料根据价格等“目标”进行排名;4)记录并从数据库中选择供应商。

机械设计部分主要讲了:配合与公差,轴的设计,传动系统,轴承选择,机械制图。每部分都由对应的练习题。教材全部是SKF的设计手册。教育和工业结合的很不错。

但是考试尼玛都在考什么?第一次考试我们专业挂了21位壮士(总共30个同学)

设计旋转木马?包括电机选型和传动系统设计?设计旗杆的法兰和螺栓链接?设计盖子?

这些题目非常的有趣,要基于很多的假设,比如旋转木马上坐了10个PDD(笑的像个两百斤的孩子)。但是最多只有半个小时的时间做这道题,轴承要不要选?轴要不要设计?还有减速箱呢?功率计算呢?电动机选型呢?这简直是极限设计师啊!

总之,这门课考的内容和上课学的内容差别太多,想象力非常的重要。但是考试题目确实很喜欢,要是能考8个小时就好了。

寒假期间,我会补更跳票的文章:)

  • 发表于:
  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20171221G0347D00?refer=cp_1026
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