謝藏鋒 岳偉晗 劉明成 謝宇航 張佳慧
(遼寧科技大學(xué),遼寧 鞍山 114051)
一切數(shù)學(xué)概念都來自社會實(shí)踐。來源于生活現(xiàn)實(shí)的思想火花被人們捕捉到以后,經(jīng)過提煉形成概念或理念,又經(jīng)過推理和使用,充實(shí)和拓展,不斷完善形成經(jīng)典的理論。毫無疑問,追求極限是社會發(fā)展的產(chǎn)物。極限理念在生活中的應(yīng)用,是將具有數(shù)學(xué)感受的秩序、和諧、對稱、整齊、神秘和美感等,賦予日常生活中的事物,使其具有超凡的能力,
速度產(chǎn)品的誕生,是以追求速度的極限運(yùn)動為理念的設(shè)計,從遠(yuǎn)古的木履蓑衣到現(xiàn)代的高鐵、飛機(jī),印證了人類在漫漫歷史長河中的進(jìn)步與對速度的追求。在構(gòu)思過程中,充分考慮高速運(yùn)行的產(chǎn)品應(yīng)具有的特性,以及實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高速運(yùn)行的相關(guān)方法,在設(shè)計實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,并給予優(yōu)化,使之達(dá)到合理的狀態(tài)。
例如自行車的設(shè)計。最原始的自行車,輪徑普遍較大,手工木制,形態(tài)很是夸張,不僅難以用力驅(qū)動和保持平穩(wěn),連上、下車都成了一個復(fù)雜又危險的事情,這種產(chǎn)品顯然無法滿足高速行駛的基本條件。而賽級山地自行車,在訓(xùn)練有素的參賽選手的操控下,可達(dá)到60~80 km/h的速度,這是速度類產(chǎn)品的代表。分析其外觀,大多采用流線型設(shè)計,行進(jìn)中符合空氣動力學(xué)原理,這是其能夠高速行駛的重要條件。在重量方面,采用新型材料碳纖維,山地自行車最輕可低至2 kg,較低的自重可極大降低產(chǎn)品在運(yùn)行中對與地面的摩擦阻力。對于傳動部分,鏈條與鏈輪配合準(zhǔn)確,可以輸出穩(wěn)定的傳動比,潤滑油在鏈條與鏈輪高速轉(zhuǎn)動時可在表面形成一層油膜,極大降低了傳動阻力,前后輪的軸承采用耐磨復(fù)合材料制作,保證其使用壽命,以最小的傳動效率損耗保證產(chǎn)品穩(wěn)定高速運(yùn)行。
我國正處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期,國家出臺一系列政策,支持和促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展,如拖拉機(jī)、播種機(jī)、收割機(jī)械等。加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)工業(yè)化發(fā)展,對于提高農(nóng)業(yè)裝備水平、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、拉動農(nóng)村消費(fèi)需求等具有重要意義。
工程機(jī)械是裝備工業(yè)的重要組成部分,應(yīng)用于交通運(yùn)輸建設(shè)、起重裝卸作業(yè)和各種建筑工程所需的綜合性機(jī)械裝備,還應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、城市建設(shè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域,如叉車、鏟土運(yùn)輸機(jī)械、壓實(shí)機(jī)械、混凝土機(jī)械等。
我國工程機(jī)械行業(yè)歷經(jīng)50多年的發(fā)展,具有相當(dāng)規(guī)模和蓬勃發(fā)展活力,已形成18大類、4500多種規(guī)格型號的產(chǎn)品,基本能滿足國內(nèi)市場的需求。工程機(jī)械設(shè)備的開發(fā),特別注重工程機(jī)械配套發(fā)動機(jī)和關(guān)鍵零部件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)調(diào)整,進(jìn)行升級和換代,實(shí)現(xiàn)不同的需求。
目前,自動化的應(yīng)用,可編程序邏輯控制器(PLC)已廣泛應(yīng)用于起重行業(yè)各類設(shè)備中,相對傳統(tǒng)控制器,它具有功能強(qiáng)大、性價比高、硬件配套齊全、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試等使用方便,維修工作量小、體積小、能耗低等優(yōu)越性,具有良好發(fā)展前景。
我國既是幅員遼闊的陸地國家,又是海洋國家,海洋與我國的生存和發(fā)展密不可分。 提高海洋資源開發(fā)能力,發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì),保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境是共同的任務(wù),海洋機(jī)械的發(fā)展相對陸地機(jī)械的發(fā)展較慢。海洋機(jī)械,主要是機(jī)械發(fā)動機(jī)推動的船只,多用鋼鐵制造,較少的是以人力踩踏木輪推進(jìn),如公園娛樂船只,近代海洋機(jī)械是以蒸汽推動為主和渦輪發(fā)動機(jī)的動力系統(tǒng)構(gòu)成。在諸多船舶中,最常見的是鋼質(zhì)船、內(nèi)燃機(jī)動力船、螺旋槳推進(jìn)船等。輪船發(fā)展至今,戰(zhàn)略用船已經(jīng)越來越先進(jìn),其中包括各類戰(zhàn)略艦船、巡洋艦等?,F(xiàn)代化的輪船有客輪、貨輪和油輪,正在從事著各種關(guān)系到人類命運(yùn)的全球性商業(yè)航運(yùn)。
海洋機(jī)器人是一類能夠遙控或自主操控完成特定功能的無人海上航行器,經(jīng)歷了從載人到無人,從直接操控、遙控到自主、智能,從單機(jī)、多機(jī)到集群的主要發(fā)展階段。信息技術(shù)、人工智能技術(shù)特別是其分支機(jī)器智能技術(shù)的快速發(fā)展,正在推動海洋機(jī)器人以新技術(shù)革命的形式進(jìn)入“智能海洋機(jī)器人”時代。
上班族通常都會有通勤需求,因為他們大多都要從居住的地方來往辦公地。在大城市,“通勤難”似乎成了當(dāng)代社會年輕人一個日益明顯的大問題。隨著人們消費(fèi)水平的提高和現(xiàn)代社會快節(jié)奏的生活,私家車越來越多,對人們的日常出行帶來方便。公交車與私家車具有較高的行駛速度,能夠在較大程度上減少出行的時間,但其弊端也是較為明顯的,比如,在人流量較大的早晚高峰期時段易堵車、停車位緊缺等問題也是值得思考的。自行車在一定程度上緩解了上述問題,是年輕人“輕出行”的一種方式,但由于其為人力驅(qū)動,速度較低,體積大,不方便攜帶進(jìn)入地鐵和公交車。在《中國城市通勤研究報告》中顯示,排名第一的北京通勤車平均延時58 min,私家車停車難也居榜首。由此可見,開發(fā)一款方便快捷、占地小、速度快的交通代步工具,對上班族來說顯得極其重要。
在數(shù)字經(jīng)濟(jì)與共享經(jīng)濟(jì)的刺激下,智慧出行讓許多用戶擁有了更為優(yōu)質(zhì)的出行體驗。如何通過合理的設(shè)計,最大限度地發(fā)揮數(shù)字經(jīng)濟(jì)和共享經(jīng)濟(jì)的效果,基于智慧出行理念的城市共享代步工具設(shè)計具有很大的市場發(fā)展?jié)摿Α?/p>
自改革開放以來,人們的生活水平伴隨著新中國的發(fā)展速度不斷提高。人們的出行方式也由過去的單一步行、騎車,轉(zhuǎn)變?yōu)楦嘣某鲂?,出租、巴士、地鐵、抑或者是這幾年迅速占領(lǐng)市場的共享出行經(jīng)濟(jì)。調(diào)研顯示,整個出行方式的市場,擁有著巨大的發(fā)展?jié)摿妥兏臻g。
受到美國街頭文化的啟發(fā)與靈感,從滑板這一小眾卻又歷史悠久、有著豐富文化的領(lǐng)域為切入點(diǎn)。對市場需求和經(jīng)濟(jì)價值進(jìn)行分析,一方面是以使人們出行更加豐富和多元化為目的,另一方面是改進(jìn)傳統(tǒng)滑板的運(yùn)行模式,致力于出行快樂,從“娛樂玩具”轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶滦涂鞓烦鲂蟹绞健?。不僅是為了讓滑板愛好者擁有更多的選擇,更是減少社會資源浪費(fèi)以及對公共交通輕量便捷化做出貢獻(xiàn)。低價成本以及高效快捷的出行方式,擁有激起這一市場漣漪的極大可能性,擁有著一定數(shù)量的市場需求和巨大的經(jīng)濟(jì)價值潛力。
3.6.1 語義設(shè)計
光滑圓潤的產(chǎn)品更具有所謂“速度感”、“流動感”,例如海豚、鯨魚等海洋生物。從空氣動力學(xué)、流體力學(xué)的角度去看,這種形狀在流體中行進(jìn)具有更少的阻力,這種形狀也就是“流線型”。在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中,流線型的產(chǎn)品外觀設(shè)計依然在特定語義環(huán)境下有著較為廣泛的應(yīng)用。越野者急速滑板在外觀上采用流線型的設(shè)計語義,從視覺傳達(dá)上給人帶來一種速度感、流暢感。
3.6.2 曲面設(shè)計
在產(chǎn)品設(shè)計中,設(shè)計師較為關(guān)注曲面的質(zhì)量,曲面質(zhì)量的優(yōu)劣直接反映在產(chǎn)品的外觀表現(xiàn)上,包括光影、環(huán)境反射、造型比例等方面。在面積較大的曲面上,應(yīng)該嚴(yán)格使用高質(zhì)量的B樣條曲線來進(jìn)行繪制,曲線的階數(shù)(degree)和控制點(diǎn)(control points)數(shù)量具有嚴(yán)格的關(guān)系,當(dāng)控制點(diǎn)數(shù)量相比階數(shù)大于1時,樣條曲線呈現(xiàn)出相對“完美”的狀態(tài);當(dāng)控制點(diǎn)數(shù)量相比階數(shù)大于2及以上時,樣條曲線上會產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)(knot),在節(jié)點(diǎn)處,曲線連續(xù)性下降,產(chǎn)生“不順暢”的視覺體驗。在產(chǎn)品設(shè)計中繪制B樣條曲線應(yīng)避免出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)。同理在曲面設(shè)計中,原生NURBS分為U向和V向,在創(chuàng)建原生曲面時,應(yīng)注意U向和V向的曲面質(zhì)量,創(chuàng)建原生面通過曲面控制點(diǎn)調(diào)整曲面造型,利用樣條曲線限制曲面邊緣,以此設(shè)計出理想的形態(tài)。
3.6.3 支架或橋
支架往往由合金加工而成,具有較高的力學(xué)強(qiáng)度,保證滑板在承受一般人體重量后支架部分不會發(fā)生不合理形變,使得支架與軸承、PU等零件配合準(zhǔn)確,保證護(hù)板連接部分的機(jī)械性能與穩(wěn)定性。
基于極限理念的速度產(chǎn)品,采用全新設(shè)計思想,以極限運(yùn)動為核心,對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)再創(chuàng)新,力求將平凡的產(chǎn)品做出極致體驗,既提升速度與越野性,同時又保證使用者的安全,開發(fā)更具時代意義,惠及大眾。