姚傳富

（阜陽市興華機(jī)械裝備有限公司，安徽阜陽 236000）

0 概述

中國文化以對稱為美，這種文化基因在廣大設(shè)計(jì)人員腦海中留下深深地烙印。對稱性結(jié)構(gòu)在大多數(shù)情況下具有工藝簡單、造型美觀的特點(diǎn)，舉個(gè)簡單的例子，圖1是各種農(nóng)業(yè)機(jī)械中非常常見的軸承座，它的黃油嘴設(shè)計(jì)在軸承座頂端的對稱軸上，這是一種典型的對稱性結(jié)構(gòu)。如果把黃油嘴設(shè)計(jì)在左右兩邊，從使用功能上來看，也許并沒有太大的不方便，但從制造工藝角度來看將給工裝設(shè)計(jì)制造帶來很大麻煩，黃油嘴底孔的鉆模制造難度大大增加，鉆頭引進(jìn)也較為困難[1]。

圖1 軸承座

對稱性結(jié)構(gòu)的美學(xué)特征使它在很多情況下成為設(shè)計(jì)人員的必然選擇。但是設(shè)計(jì)畢竟不能僅從美學(xué)角度出發(fā)，更要注重實(shí)用性要求，不管外觀設(shè)計(jì)多么漂亮，不能滿足使用性能要求的產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)都是失敗的[2]。

一只茶杯，為了防止裝滿熱水時(shí)燙手，給它設(shè)計(jì)一個(gè)把手是一個(gè)聰明的主意(圖2)，對于解決問題來說，這已經(jīng)足夠了。如果非要死守對稱性思維，從對面再給他設(shè)計(jì)一個(gè)把手，雖然可能更美觀一點(diǎn)，但絕對是一個(gè)畫蛇添足的設(shè)計(jì)，不但浪費(fèi)了材料、使用起來還非常不方便，在講究環(huán)保節(jié)能實(shí)用的今天，這樣的設(shè)計(jì)當(dāng)然是失敗的，不會(huì)受人歡迎。

本文作者以實(shí)例論述產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中如何應(yīng)用非對稱性思維解決問題，供設(shè)計(jì)人員探討。

圖2 杯子

1 對稱性結(jié)構(gòu)無法解決的問題

圖3(a)是錘片式飼料粉碎機(jī)的粉碎室結(jié)構(gòu)圖，轉(zhuǎn)子中心布置在箱體長度方向的中心線上，基本上是左右對稱的布局，這種結(jié)構(gòu)方式長期為行業(yè)技術(shù)人員所采用，看上去合情合理并沒有什么不妥[3]。某企業(yè)的錘片式粉碎機(jī)也采取了這種傳統(tǒng)的“準(zhǔn)對稱結(jié)構(gòu)”，然而該企業(yè)采用“傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)生產(chǎn)的各種型號錘片式粉碎機(jī)都存在一個(gè)技術(shù)缺陷：噸料電耗指標(biāo)長期徘徊在12.5～11.5 kW·h/t，達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的11.0 kW·h/t，這個(gè)問題在其他企業(yè)也普遍存在。為應(yīng)付技術(shù)監(jiān)督部門的質(zhì)量監(jiān)督抽查，行業(yè)內(nèi)普遍采取一些臨時(shí)性應(yīng)對措施，主要是在物料干燥度上做些文章勉強(qiáng)蒙混過關(guān)。該企業(yè)曾嘗試采取加大風(fēng)葉直徑增大風(fēng)量，優(yōu)化輸送風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)提高氣流效率，改善輸料管道形狀降低風(fēng)阻等技術(shù)措施，然而效果并不明顯[4]。噸料電耗超標(biāo)成為橫亙在企業(yè)面前一道邁不過去的坎。

圖3 粉碎室結(jié)構(gòu)圖

2 非對稱性結(jié)構(gòu)的效果

在對錘片式粉碎機(jī)風(fēng)機(jī)及物料輸送管道部分進(jìn)行多次改進(jìn)實(shí)驗(yàn)無果后，本文作者把目光投向了粉碎室結(jié)構(gòu)，首先想到的就是把上箱進(jìn)料弧形板由正圓弧型改為漸開線性質(zhì)的阿基米德螺線，增大入料量和反射粉碎區(qū)面積。這一改進(jìn)取得了不錯(cuò)的效果，噸料電耗指標(biāo)穩(wěn)定在11.3 kW·h/t附近，接近了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。徹底改變粉碎室的基本對稱結(jié)夠，將轉(zhuǎn)子中心前移5mm（圖3(b)），這一技術(shù)革新起到了立竿見影的效果，噸料電耗下降到10.1 kW·h/t

為找到最佳偏移量，進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1可以看出，隨著轉(zhuǎn)子中心前移，噸料電耗指標(biāo)不斷下降，當(dāng)轉(zhuǎn)子中心偏移量e為5～6 mm時(shí)，噸料電耗取得最小值為10.1 kW·h/t；當(dāng)轉(zhuǎn)子中心偏移量繼續(xù)增大時(shí)，噸料電耗指標(biāo)不降反升，在轉(zhuǎn)子中心偏移量e為13～15 mm時(shí)噸料電耗已經(jīng)達(dá)到13.5 kW·h/t，很顯然隨著偏移量e的增加，噸料電耗指標(biāo)還會(huì)持續(xù)升高。

這主要是因?yàn)檗D(zhuǎn)子中心前移時(shí)，上箱入料口增大，下箱入料區(qū)同時(shí)增大，而出料區(qū)相應(yīng)減小，物料更易進(jìn)入下箱而很難返回上箱，錘片的撞擊和清底效應(yīng)明顯加強(qiáng)，下箱的粉碎效果大幅改善，噸料電耗不斷下降。隨著偏移量進(jìn)一步增大，未經(jīng)上箱齒板和錘片充分粉碎的粗大物料大量進(jìn)入下箱，在下箱也來不及完全粉碎，大顆粒物料間歇性堵塞篩片孔導(dǎo)致電機(jī)負(fù)載增大，噸料電耗隨之上升[5][6]。

這次成功的技術(shù)改進(jìn)案例說明，設(shè)計(jì)人員要善于運(yùn)用包括非對稱性思維在內(nèi)的一切逆向思維和發(fā)散性思維，敢于打破常規(guī)，在進(jìn)行科學(xué)細(xì)致深入分析的基礎(chǔ)上提出獨(dú)創(chuàng)性見解，才能找到解決問題的捷徑[7]。

表1

3 結(jié)語

非對稱性思維是打破慣性思維的一把鑰匙，本質(zhì)上也是一種逆向發(fā)散性思維。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中充分的利用非對稱性思維解決技術(shù)難題，極有可能起到“山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村”的效果，應(yīng)當(dāng)引起廣大設(shè)計(jì)人員重視[8]！