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

一

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

二

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

三

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。

四

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：）