课堂上卡出来的机械创新:改一毫米就活了

上周蹲实验楼加工间帮学生调毕设模型,蹲得腿麻,却撞开了我想了好久的一个问题。

卡壳才是创新的起点

学生做的是辅助老年人起身的座椅助力机构,照着课本的四连杆优化了半个学期,运动仿真跑出来全绿,行程、受力、抬升角度全符合要求。做出来实物,一踩脚踏板,卡得死死的。就是动不起来。 学生换了三次转轴,间隙从0.1毫米加到0.5毫米,支撑臂拆了粘粘了拆,还是卡。说到最后要放弃,准备换成现成的气缸推杆方案,反正凑活能过答辩。 我拿过模型掰了两下,摸到支撑臂和座框连接的那个台阶,突然反应过来。他为了保证强度,把支撑臂做厚了三毫米,原来的让位槽只留了两毫米的空间,运动到最大行程的时候,两个零件的侧壁蹭到一起了。仿真的时候谁会画这一毫米的让位误差啊?仿真里零件都是刚体,都是完美装配,哪来的蹭。 让他拿砂纸磨掉那一毫米,装回去试。一下就动了。顺得不像话。
机械设计课程学生四连杆机构卡壳实物模型
机械设计课程学生四连杆机构卡壳实物模型
很多学生张嘴闭嘴就是要搞大创新,要出新原理新结构,觉得改尺寸磨零件都是脏活累活,算不上创新。其实哪有那么多从0到1的发明创造?大部分真的能解决问题的机械创新,都是从这一毫米一毫米的卡壳里磨出来的。

我们的惯性错在哪里

说实话,我教了快十年,之前也没太想明白这个事。原来上课,都是给标准参数,给完美的边界条件,算对了就给分,跑通仿真就满分。学生做课程设计,全对着课本的成熟方案抄,改两个参数就交上来,谁也不会说我做的时候遇到了什么问题,怎么改的。 之前去看学生比创新赛,十个项目八个堆了一堆传感器,屏幕上花里胡哨的UI,核心的运动机构转两次就卡,问他为什么不去磨那两毫米,说太麻烦,不如加个电机扭矩硬怼,反正演示的时候转一次就行。 真的忍不住想吐槽。机械的本质是力和运动的传递啊。你机构本身走不顺,堆再多电子元件都是遮羞布。 我们做机械设计教育,总把创新放在“新”上,天天喊要出新方案,要搞原创,却从来没教过学生怎么面对“不完美”,怎么在已经有的方案里改出活路。
机械创新课堂修改机构尺寸的手画教研草图
机械创新课堂修改机构尺寸的手画教研草图
很多人说机械行业已经到顶了,没什么好创新的。其实都是被“标准答案”惯坏了。去任何一个生产车间转一圈,老师傅手里正在改的零件,哪个不是创新?原来的冲床送料卡料,把导轨从直角改成5度斜角,就解决了,这不是创新?原来的农业机械割台容易缠草,把刀片的间距改两毫米,就不缠了,这不是创新? 这些创新不惊天动地,写出来发不了顶刊,拿不到大奖,但真的解决真实的问题。这才是机械创新该有的样子。

改完作业要求的一点点变化

改完作业要求的一点点变化
改完作业要求的一点点变化
上个月把这门课的期末作业要求改了,原来的要求是“设计一款指定功能的夹持机构,要求完成CAD绘图与运动仿真,符合设计参数要求”。现在改成什么?要求必须做1:1实物小样,必须写清楚你做实物的时候遇到了至少一个卡壳问题,写清楚改了什么,改成什么样,结果如何。哪怕改完还是不行,只要写的真实,就给及格以上。 一开始学生怨声载道,说加工费贵,花时间,不如画图省事。改了两次作业,慢慢出东西了。 有个学生本来照着课本做平行四边形夹持机构,算出来夹持力够,做出来夹软水果会夹烂,硬东西夹不住。他试了好几种改法,最后把原来的刚性连杆换成了两根拉簧,夹持力自动适应,成本只加了两块钱。这就是非常好的创新啊。 现在上课我第一节课不讲课本,先把三个往届学生做坏的模型摆讲台上,让大家轮流拆,轮流找问题,找出来一个问题加十分,比我讲十节课的机构原理都记得牢。 昨天收到一个毕业两年的学生发微信,说他在厂里做装配,原来的自动化生产线换产品就要换定位工装,换一次要两个小时,他把原来的固定定位块改成了可滑动的插销结构,改完换工装只要十分钟,车间主任直接给他涨了工资。我看着微信,乐了半天。 机械创新哪有那么玄乎?就是你碰到问题,不绕着走,磨一毫米,改一个角度,换一个一块钱的零件,就活了。就这么简单。
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