如何成為機械設計高手?

2016-12-19 by:CAE仿真在線來源:互聯網

機械設計作為一個傳統的專業領域,國家每年都會培養出大量的專業人才:學士、碩士、博士。但是每家機械公司都感嘆招一個好的機械設計人員很難。機械專業很高深嗎?當然不是。如果你想成為一個設計高手,專業知識上,只要你學好了學校開設的專業課,并經過適當的實習,技能的準備就差不多了。設計時再準備幾本經典手冊:怕出錯不妨看看《機械設計禁忌手冊》,想設計個新穎的機構可以看看《機構設計圖例》,還有不明白的可以上網查查或翻翻《機械設計手冊》這本大全類的書。這樣看來成為一個設計高手似乎難度不大。

為什么真正的高手并不多呢?要成為一個高手究竟除了上面的技能外還需要些什么呢?這使我想到了武術。比如一個學武的人,如果只把外在的一招一式學像了,卻不會“內功心法”,缺乏對內在拳理的理解,不知道還有形神相合,意到、氣到而身到的要求。那么表演出來只是花拳繡腿,缺少那種蘊含其中的“精氣神”。同樣,在機械設計中也存在著“內功心法”。

在下面的文章里我們不討論“招數”問題,因為這方面的著作很多,沒必要再錦上添花,我們更多的是討論“心法”問題。故此下面這篇文章也不是用來讓你在幾周或幾個月內成為一個設計高手,而將更多的從方法論、思維方式的角度談一些個人的心得,希望能引起大家的共鳴,進而引導大家進入一個理想中的設計境界。當然,沒有扎實的專業基礎知識作支撐,境界也無從談起。

首先我們要對設計有一個正確的理解。我們可以從多方面對設計進行理解,但重要的是我們要知道設計也是一門藝術。一個鋼琴家演奏時打動觀眾的不僅僅是他嫻熟的指法,還有他對于樂曲的理解和融入指法中的感情。一個出色的設計師設計時融入到產品及圖紙中的也不僅僅是專業知識,還有個人的修養、氣質。這種修養、氣質反映到產品和圖紙中表現為一種設計風格。事實上不同的公司不同的設計人員設計出的同類產品就帶有不同的風格。同時個人的風格還要和產品的定位相適應。不同的產品定位不同,需要有不同的風格。

例如對于小型工程機械而言,設計風格可以活潑些,突出體現機器的操縱靈敏、多功能,在強度設計時可以采用等強度設計。對大型工程機械而言也許更重要的是體現出其高可靠性、安全性,整個機器要象個力大無窮的大漢一樣,設計風格應該穩健些,甚至適當“傻大笨粗”一些。

下面是對設計的理解進行的一些總結,希望能拋磚引玉:

第一式:聽風辨器

一是要對工作、學習中的知識點時刻保持敏感,碰到不清楚的就要馬上抓住、弄清楚,知根究底。

二是在設計中要對所設計的對象的各個方面都保持相當的敏感,每個零件的作用是什么?有沒有什么特別的要求?這樣的設計會不會影響其它零件的功能發揮?實現某一功能有沒有更好的設計方案?頭腦中要形成一個縝密的思維網將設計對象網羅其中,對網外的世界要視而不見,聽而不聞,而對網內的設計對象時刻保持高度的敏感。象武俠小說中描繪的高手一樣“眼觀六路,耳聽八方”。在“聽”到了敏感點后還要能分辨出這些敏感點的詳細內涵。。

舉個例子:比如看到一個焊縫要標注,材料適不適合焊接?用多高的焊縫高度、什么焊接方法?焊縫長度多少?焊縫間隔多少?焊后要作什么處理?標注用什么焊接符號?你對它的每一個細節都弄清楚了嗎?又比如學習軟件,別人弄不懂的地方,問題一提出來,不等他說完你能不能馬上知道答案在哪里?如果你做到了,恭喜,你能“聽風辨器”了。這招的要旨在于敏感與細膩。

第二式:摘葉飛花

武俠小說中的高手摘葉飛花,皆可傷人。這招妙在能化腐朽為神奇。一是要能靈活運用,不妨將我們的內心放得寬廣些,設計時要善于打破內心的常規束縛,做到不拘一格。比如一個普通的螺母,除了可以用作螺紋緊固件外,也不妨將其用作一個簡易蓋子的拉手,或者作一個拉伸彈簧的掛勾點。再就是要加強學習鍛煉,磨練出深厚的功力。比如作一個設計計算,我們有很多專業軟件如有限元軟件、動力學分析軟件等等,這當然是很省事很好的選擇,如果沒有你能用matlab或其它高級語言編程搞定嗎?如果這也沒有,EXCEL軟件會用嗎?它的高級功能用于設計計算一樣很出色呢,或者你能手工計算嗎?

我記得大約九五年我有個新分配來的同事,某名牌高校的大學生,一天領導想要他算個復雜零件的受力,當時計算機還在386水平,沒有計算軟件。他把白紙往圖板上一鋪,運筆如揮刀,一個個矩陣方程沙沙的往下寫,我當時是看呆了。又比如我們用慣了三維軟件,雖然方便,畢竟一個個零件建模還是很耗時間的事情,方案設計時你能用手繪出來嗎?或者是否可以直接在你腦子中建一個三維模型,再旋轉一周換幾個視角體驗一下呢?這招的要旨在于靈活與功力。

第三式:身心合一

設計時要做到“身靜靈動,用心做事”。身靜是要坐得住、定得下;靈動,是指思維要一心不亂,抓住靈感一路深入直至完成設計。身與心一靜一動,靜如處子,動如電馳,互相配合為用。要領悟那種“寧靜致遠”的境界和“定能生慧”的作用。這里用“靈動”而不寫“心動”是一是強調設計時要有靈感,再就是因為心動給人印象是心猿意馬,思緒雜而不純。用心做事是指職業素養,真正用心了,你就能感覺到活在當下、成就在當下,境界就在當下。也只有這種素養才能做到身靜靈動。這招的要旨在于靈感與專注。

第四式:執簡馭繁

莊子云:生也有涯而知也無涯,以有涯求無涯,不亦迨乎?人生有限,知識無限,如何以有限駕馭無限呢?答案是:以簡馭繁,觸類旁通。這方面最具代表的著作是《周易》,《周易》能讓仁者見仁,智者見智、卜者用其占筮,醫者研究醫易同源,薄薄的一本古書可以包羅萬象。

我們在設計中遇到的問題涉及的知識面可能非常廣,要想全部弄通弄懂,全裝在腦子里是不可能也是不必要的。要善于抓住原理性的東西,了解而不執著于細節問題。因為細節的東西可能是在某種理想情況下由原理推導出來的的東西或者經驗性的東西。執著于細節進行設計難免有“山窮水盡”的時候,此時不妨退到基本原理上,領略一下“退一步海闊天空”的心曠神怡。

另外,設計要簡潔,思維要清晰。直接實現所需功能的設計通常是最可靠、最經濟的設計,“簡能勝繁”。我時常想是什么使得長城成為世界奇跡呢?構成長城的無非都是當時很普通的磚塊甚至只是泥土和蘆葦。但是平凡的東西總是在不停地創造著奇跡。設計亦然,將復雜的設計變得簡潔自然也是一種返樸歸真。

第五式:法由心生

隨工作學習日久,設計功力漸增,當專業知識融會貫通之后自然而然會熟能生巧。此時不再拘泥于教科書中的一招一式,遇到問題總是能抓到問題的主要矛盾所在,自然而然的想到最簡捷有效的解決辦法,是為“法由心生”。其境界為:法無定法,萬法歸宗。

第六式:拈花微笑

心法自古為不傳之秘,非不愿傳,以其不可言傳。很多時候靠的是個人的悟性。釋家云:達摩西來無一字,全憑心意下功夫,道家云:道可道非常道,醫家云:醫者意也。在一個行業浸淫到一定的時候,大家的技術水平會相差不大,誰更有造化,就看各人的悟性和境界了,所謂:同等技術比境界。這招的要旨在于悟。

雖然上面的招式以機械設計為緣起而提出,但是用在其它設計領域以至生活中的其它方面也是同樣可行的。是為:“術有專攻,心法無二”。

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