第三章可以说是Alex本书的精髓,笔者也正是看了这章才提起兴趣看完了整本书。

我个人总结的本书也是本章的精髓是:左脑和右脑思维要融合。作为工程师,不仅要严谨细致,而且要大胆有激情;作为工程师,要会写方程建模,也要敢于总结方程背后暗示的一些普遍性原理或者哲理;作为工程师,读写能力是必备的,但是也要学会沟通和交流的艺术;作为工程师要敢于给设计限定条件,但也要有创新思维、不被束缚。

3.1的核心内容是KISS和MISS ,也就是说所有的设计和制造最好按照最简单易行的方式来实现。这里的简单易行有各种意义上的理解,比如你的零件数量会影响库存,那么你尽量会统一标准零件的类型;还有比如,看起来不那么别扭的零件,直觉上你就会觉得其加工性没有问题;还有比如,也是我工作几年的经验,分析问题的出发点都从简单的原因开始排除,不要一开始想的很复杂,机械就是踏踏实实分析,绕不开的。

此外,按照Alex的相互性思维,其实KISS和MISS反过来看就是:去除任何不需要的或者多余的东西。Alex在本书中提到梁的设计和变迁,从一开始的实心梁到空心梁,再到最后的桁架结构,实际就是按照KISS和MISS不断更新迭代出的一个非常优秀的解。当然,优秀解决方案的前提还是:懂得设计背后的物理意义。这里相关的就是材料力学给出的物理学意义:对于弯曲梁来说,其弯曲应力大部分都由梁的两端承受。 但是他也提到,是不是这样就是完美解了? 当然不是,完美只在限定的范围中才有,也就是说这样的梁有个前提条件:弯曲梁虽然由梁的两端来承受大部分应力,但是由于由于剪切力的存在,必须校核剪切力是否过大。

因此,在学习本章的过程中,笔者建议大家多思考为什么和“如果-那么”,也就是Alex推荐的一本美国儿童漫画书《If You Give a Mouse a Cookie》里面的思想。机械设计作为螺旋上升的过程,是通过设计系统来满足把输入变成输出的,里面有很多试错的情况。如果你掌握了本章,那么你在方案阶段不进行设计计算也是可以的,成功率也不会低。但是永远记住,MISS和KISS,也就是说简单才是最好的:再宏伟的公示,其思想和优美的表达才是关键。这节的思想其实和圣维南定理这章也有辉映,如果考察细节太多,反而违背KISS和MISS的原则。

3.2的内容简单也不“简单”,牛顿定律是经典物理的基础,而Alex也一再强调理解设计背后物理意义的重要性。笔者推荐《伯克利物理学教程》力学卷,大家就更容易看懂我下面要写的东西了。首先,牛顿定律是简单的近似,符合物理学所谓的数学美学。但是巧的是,因为和加速度有关,古人花了很久才发现,其实力改变的是加速度,而我们要得知一个系统的速度,必须进行积分。这样就引出了我要大家思考的问题,这些问题我推荐的书里都有答案。1.地球是完美的惯性系嘛?如果不是,为什么经典力学可以指导某些机械设计?某些机械设计的范围是什么?2.万有引力对牛顿定律的影响是什么?平方反比力的好处是什么?如何看待惯性质量和引力质量相等这个实验的意义,你是否受启发区分了“应试教育”和“批判性思考教育的区别”?

其次,本章也隐含了后面能量守恒的引出:为什么有了牛顿定律,我们还要假设一个理想的能量守恒来得出答案?没错,积分不是人人都会的,而且能量守恒的解在一定范围内和积分得出的解差不多的话,我们何苦要从牛顿定律导出呢?这里笔者分享个好玩的经验,其实高中物理受微积分的影响,造成牛顿定律也好、电磁学也好(这也是我本科大学物理老师告诉我的),很多题目都无法出。因此,各位读者可以想想,机械设计什么时候才用到牛顿定律,什么时候可以避免看起来复杂的积分和微分来得出简单的解?

最后,牛顿定律其实是Alex对机械设计定的一个基调,也就是说:物理非常重要。此外,笔者也是通过阅读《伯克利物理学教程》才发现,物理是实验不是理论,物理和机械是类似的思维。物理学的所有目的是解决实际问题,而不是推导理论(即使推导,也是为指导实验,验证合理性);机械设计的所有目的是解决人们生产和生活的问题,提高效率,而不是写公式。当然,这里不是说写公式不对,而是强调解决实际问题,逼近实际问题解的重要性。


最后的最后,牛顿定律也是一种哲思,其在著名电影《星际穿越》中也提到过:牛顿第三定律,你必须留下点什么,来加速。也就是说,你必须付出,才有回报。To give to get。


一家之言,欢迎补充阅读笔记,如有错误,恳请指出。




2017年04月11日

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