3.3节的内容有两方面:

1.叠加原理

力学的叠加原理和《高等数学》微分方程中的线性原理相似,系统的输出只和输入有关,与输入的先后顺序无关(微分方程则是满足几个运算)。当然,这里你会直觉的想到,这个条件成立的前提是线性范围内。叠加原理的目的是把系统分割为可以求解的某几个部分,然后逐个击破。这种思想基本是目前理性解决所有问题的出发点,比如公司的管理、科学研究,甚至人文科学、语义分析都有这些影子。这里推荐一个非常好的材料力学课程,MIT的在线课程2.001(Lecture Notes | Mechanics & Materials I | Mechanical Engineering | MIT OpenCourseWare)。这本书作者思路清晰的帮助你建立材料力学分析问题的基本哲学,从简单的力学平衡方程开始,一步步帮你建立材料力学的世界观。大家可以发现,从牛顿定律开始,我们就必须确定系统的受力和质量。材料力学的基本目的就是确定所有受力大小,然后通过应力、应变来设计满足要求的结构。当然材力的目的不是确定运动,而是确定变形。因此,机械设计的基本要求就是设计足够强度的零件,而为了判断强度,必须首先从受力分析出发。也可以这么说,无论什么机械系统,合理的受力分析是设计的出发点和根本。Alex在本节铺垫了两个问题:1.如何设计好的支撑系统来降低驱动器对关心轴位置上的变形?我们有能力利用结构设计来提高需要特殊位置的精度嘛?2. 确定力以后,如何设计合理的系统来承受这些力,并且不影响系统需要的运动自由度和精度?可以看出,Alex的目的是教会大家思考,如何让结构为你所用,如何通过合理的计算和分析来实现更好的设计。

2.“大而整的光”

借用了高晓松的话“年轻的时候刚学拍摄,每个角度、光、配乐都要再三推敲,感觉有点炫技;但是等成熟了,拍电影就是那么一个大而整的光。”Alex提到,即使你有了把复杂问题break down的哲学和思路,但是有时候,相互性和KISS的原理,总是可以让我们反过来想想有没有大而整的光一下子照出真理呢?有,力的求解和分析,可以通过分析整个系统而得到意向不到的捷径。这条捷径也有点像牛顿定律和能量守恒的关系:一个是细致的分析,一个是整体的结论。当然,我们必须看出,大而整是由细致的break down来的,只有经历整个过程,我们的世界观才是完整的。

其次,笔者分享一个工作的感悟。现在的大公司越来越迷信把工作任务分割为无数个可管控的部分,然后通过分工来降低错误和工作者的不可替代性。熟悉的人肯定知道,大公司就是流程多且清楚。这正是线性系统的分割和叠加原理。但是事实上,人和所谓的项目,并不是纯线性的。所有系统和流程默认的前提是人们必定按照流程操作,人们必定会熟读说明书。。。。。 事实上,大家都知道,这些是不一定的事情。还有就是,在这样的大公司里面,往往失败比成功学到的更多。我的意思是,你设计的东西没有出问题,你往往不知道为什么没有出问题。而一但出了问题,你才有机会窥探一些设计和文件的精髓所在。消极点说,大公司就是钟南山上的赵志敬,只教你心法,不教你招式(实际应该是只告诉你怎么做,而不是为什么)。

因此,大公司还有一道大而整的光,这道光就是公司文化。说白了,你再细分叠加,前提还不是要把人按照你要的方式组合起来,完成理想的解。而优秀的公司文化总会让你付出百分百的努力来做好你那部分工作。这里可以说说google的优秀文化,不愁吃不愁喝,鼓励你做任何创新,想休假就休假,想去哪个项目就去哪个项目,这样的优秀文化,不叠加出优秀的结果也难。但是,我们也可以反过来想,难道这个优秀文化不是给奶牛听歌,给小草施肥嘛?Sheldon在那集给Penny制作爱心小花的对话里说过”工人是车间里珍贵和脆弱的个体,你必须好好呵护,让他们努力工作~“,见到leonerd和howard偷懒后,sheldon直接开喷“赶快工作!”(描述有出入,但是你们应该记得)。也就是说,按照相互性来看,系统的输入目的是为了得到想要的输入。作为公司员工,你就是那个系统,公司给你的输入就是为了得到想要的输出。当然,人肯定是脱离了低级趣味和有追求的动物,所以anyway。。。。。

最后这里有一层因地制宜的意思,也就说,作为机械设计师不要偏执的认为这个最好,那个最差。何解?分享我又一个弱智的电视剧经历,大长今在学医时非常努力(正如我们应试教育一样),她努力的背诵毒材和药材。但是每次考试,她几乎都是零分不合格。直到她遇见同窗,才发现,毒材和药材是辩证的关系,取决于系统特效的东西。因此,机械设计没有好的材料和差的材料,只有不满足功能要求的材料。按照这个想法,大家可以考虑下,服从6sigma的零件尺寸+-0.1,两端的极致其实是很少达到的。那么超差的两端尺寸+0.15和-0.15,可以简单的认为都是差的零件嘛? 当然不是,这里分享一个角度,其实超差的零件已经超出了评价系统的范围,它们只是无法被该评价指标接受。或者说,一个偏难或者偏简单的试卷都不是好的试卷,评价体系本身有其局限性!所以,不要妄自菲薄,而是发现自己的“有点”。

3.4的能量守恒,笔者不想多说,记得能量守恒就是那道大而整的光,对应着牛顿定律。


2017年04月12日

机械设计的基本原理3.1-3.2读书笔记

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