机械必威体育网址

标题: 设计思维的突破 [打印本页]

作者: xiaobing86203 时间: 2017-5-16 15:51
标题: 设计思维的突破
本帖最后由 xiaobing86203 于 2017-5-16 15:55 编辑

车轮一定是圆的吗？”
　　你很可能回答，车轮是圆的，这还用说，常识嘛！理由几乎是标准的：圆的半径处处相等，它保证了车辆行驶时车轮轴线距离地面的等高性，使车辆在行驶中保持平稳。
　　但常识未必为真，是因为在常识中往往隐含了一些“观念”、“假设”和“偏见”，或因认识所限而长期沿袭，或已为约定俗成而未经证实批判，如假设了一些隐含的条件、目标和默认的“公理”等。
　　现在我们来深入剖析“车轮一定是圆的”这一常识，它隐含着条件：车身固定在位于车轮中心的车轴上，且车轴到地面的高度不变，地面是光滑平整的；隐含着目标：保持车的平稳行驶；隐含着“公理”：如果车轴到地面的高度不变，那么车轮一定是圆的。
　　倘若我们不严格遵循上述常识中隐含的假定，车轮还一定要做成圆的吗？
车非寻常车：车身平放于车轮上
　　古时候，人类就学会用圆木滚轮搬运重物（图1），传说古埃及人就是利用这种滚轮搬运建造金字塔的石块的。这可看成一种特殊的平板车，车的底板平放在大小均匀的轮子上，因而底板与地面之间各处的宽度一致，平板车可以在车轮滚动中平稳前行。弄清楚问题的实质和车轮设计的新目标，我们就可将车轮做成所谓“等宽曲线”的各种形状了，图2中的平板车同样可平稳行驶，其右轮即为除圆以外最常见的一种等宽曲线。

　　所谓等宽曲线，是指这样一类平面曲线：不论从什么方向用两条平行线去夹住它，这两条平行线之间的距离总是一样的。
　　图2中小车的右轮由三段圆弧首尾连接而成，被称为“莱洛三角形”，是机械学家莱洛发现的。如图3，分别以正三角形ABC的每个顶点为圆心，以边长为半径，在另两个顶点间作一段圆弧，三段弧围成的圆弧三角形就是莱洛三角形。运用圆的切线知识不难证明莱洛三角形的等宽性质，其宽度即为原正三角形的边长或每段圆弧的半径。　

　　简单而奇妙的莱洛三角形被用于设计著名的“汪克儿发动机”的转子，还可用来制成特殊的钻头，能钻出正方形的孔（四角呈圆状）。

路非寻常路：不光滑平整
　　车轮做成正方形、正三角形等形状，这样的车在通常地面上自然无法平稳行驶，原因是正方形、正三角形中心到地面的距离是不断变化的。如果改变地面的形状，或在地面上设置某种形状的专门轨道，能够克服这一困难吗？在不少不科技馆里可以看到，孩子们在一种特制轨道上欢快地骑着方轮自行车，稳稳当当如履平地，毫无颠簸之感，金属加工真不错我们在惊奇之余，心中或许会问：这是为什么呢？这种轨道的形状是经过精心设计的“悬链线”（即一条链子自然悬挂，在重力作用下形成的曲线），虽然凹凸不平，但正好弥补了正方形车轮中心距离地面的高度大小不均的缺陷。

用非寻常用：不求平稳而为猎奇
　　据报道，2009年，德国一位绰号“环法单车赛恶魔”的单车车设计师迪迪·森夫特展示了他的单车设计作品：一辆车轮是十边形和四边形的自行车（如图4）。迪迪·森夫特已拥有大约20个项目的吉尼斯世界纪录，也是拥有自行车吉尼斯世界纪录最多的人。

　　如此别出心裁的多边形自行车，固然夺人眼球，但显然不能平稳行驶（网上可见相关视频）。其设计制造的目的，并非为了实用，金属加工真不错而是满足个人的好奇心或兴趣，或为了刷新吉尼斯世界纪录。甚至还有人设计出颠簸厉害的方轮汽车，驾驶这种汽车可谓“锻炼心脏”。不过，让人惊奇的是，它在攀爬布满碎石的山坡时，有着不俗的表现呢！
　　综上，车轮不一定是圆的。生活常识有时经不住深究和推敲，需要我们学会质疑反思，对生活常识“去粗取精，去伪存真”，并充分发挥想象力、创造力，才能揭示常识所含的本质和真谛，再加以抽象概括，形成概念、法则、规律等，在此基础上形成“健全的常识”。不经批判性思考的常识可能蕴含着谬误，真理常常在常识之外。
观后感：原来车轮真的不一定非要是圆的，数学的神奇再一次震撼了我们！更深层次的是，数学可以培养一个人的理性精神，不盲从，不盲信，质疑那些经不起“深究”“推敲”的常识、小道消息等，可以让我们的生活更加理性。

作者: 面壁深功 时间: 2017-5-16 18:04
已经经典的要变革很难，不过时代变了那也得跟着变，比如实心车胎

作者: 骆欢 时间: 2017-5-16 18:06
赞

作者: 15995416516 时间: 2017-5-16 18:12
学习学习

作者: 五面怪 时间: 2017-5-16 18:58
图4是怎么传动的呢？动力怎么来的？

作者: 韩寒11 时间: 2017-5-16 19:59
膜拜的实心轮胎真心不错，再一不用担心轮胎被扎了

作者: 魍者归来 时间: 2017-5-16 20:36
现在齿轮业有三角形的……

作者: 淡然 时间: 2017-5-16 22:27
可能在选择车轮形状的时候，先辈们肯定也想过其它形状，只是这种圆形最适合而已。

作者: jxkyw 时间: 2017-5-17 09:08
非常有创意。。。颠覆了机械没有创造性的观念

欢迎光临机械必威体育网址 (//www.szfco.com/)