機械設(shè)計中的36計（2）——圍魏救趙

面壁深功

機械設(shè)計中的36計（2）——圍魏救趙。
在機械設(shè)計過程中，設(shè)計師經(jīng)常需要面對和解決各種問題。當(dāng)一種設(shè)計方案遇到問題時，找到替代設(shè)計方案并巧妙地轉(zhuǎn)換思路，是一個重要的技能。以下是一些策略和思路，幫助設(shè)計師在遇到設(shè)計難題時，巧妙地找到替代設(shè)計方案：
1. 分析問題的根源
首先，需要深入分析當(dāng)前設(shè)計方案遇到問題的根源。這包括對以下幾個方面的分析：
• 功能失效：是否某個部件沒有達到預(yù)期的功能？
o 舉例：在設(shè)計一個新型自動門時，發(fā)現(xiàn)門的傳感器在低溫環(huán)境下無法正常工作。通過分析，確定是傳感器的感應(yīng)范圍在低溫下縮小，需要選擇能夠在低溫下正常工作的傳感器。
• 材料問題：是否材料的選擇不合適？
o 舉例：設(shè)計一個高壓容器時，原材料在高溫高壓下容易發(fā)生變形和疲勞。通過分析，發(fā)現(xiàn)需要改用更高強度的合金材料，如鈦合金，以滿足使用要求。
• 制造工藝：是否制造工藝限制了設(shè)計的實現(xiàn)？
o 舉例：設(shè)計一個復(fù)雜的曲面零件時，傳統(tǒng)的鑄造工藝無法實現(xiàn)。通過分析，改用3D打印技術(shù)制造，成功實現(xiàn)了設(shè)計意圖。
• 成本超支：是否設(shè)計成本超出了預(yù)算？
o 舉例：在開發(fā)一款消費電子產(chǎn)品時，發(fā)現(xiàn)選用的材料和工藝導(dǎo)致成本超出預(yù)算。通過分析，決定改用成本更低的塑料外殼和簡化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，成功降低了成本。
2. 參考已有解決方案
在機械設(shè)計領(lǐng)域，很多問題并不是全新的，可能已經(jīng)有了成熟的解決方案。以下是一些方法來尋找已有的解決方案：
• 專利數(shù)據(jù)庫：查閱相關(guān)領(lǐng)域的專利，尋找類似問題的解決方案。
o 舉例：設(shè)計一個新型的散熱裝置時，通過查閱專利數(shù)據(jù)庫，找到一種利用液態(tài)金屬散熱的技術(shù)，并將其應(yīng)用到新設(shè)計中。
• 行業(yè)標準：參考行業(yè)標準和規(guī)范，看是否有現(xiàn)成的設(shè)計指導(dǎo)。
o 舉例：在設(shè)計一個工業(yè)機器人時，參考ISO 10218-1工業(yè)機器人安全標準，確保設(shè)計符合國際安全規(guī)范。
• 文獻和案例研究：查閱學(xué)術(shù)論文和工程案例，學(xué)習(xí)他人的經(jīng)驗和方法。
o 舉例：設(shè)計一種新型的風(fēng)力發(fā)電機時，查閱相關(guān)文獻，學(xué)習(xí)前人關(guān)于葉片形狀優(yōu)化的研究成果，并應(yīng)用到自己的設(shè)計中。
3. 創(chuàng)新設(shè)計思路
有時候，創(chuàng)新的思路可以幫助解決設(shè)計難題。以下是一些方法來激發(fā)創(chuàng)新思路：
• 頭腦風(fēng)暴：組織團隊進行頭腦風(fēng)暴，鼓勵提出各種可能的解決方案。
o 舉例：在設(shè)計一款新型運動鞋時，團隊通過頭腦風(fēng)暴提出了“可調(diào)節(jié)鞋底硬度”的創(chuàng)意，并最終實現(xiàn)了這一功能。
• 逆向工程：分析和拆解現(xiàn)有的成功產(chǎn)品，理解其設(shè)計思路，并借鑒到自己的設(shè)計中。
o 舉例：設(shè)計一款新型咖啡機時，拆解市面上幾款暢銷的咖啡機，學(xué)習(xí)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，借鑒到自己的設(shè)計中。
• 仿生設(shè)計：從自然界的設(shè)計中汲取靈感，例如模仿植物或動物的結(jié)構(gòu)和功能。
o 舉例：設(shè)計一種新型的機械臂時，模仿章魚的柔性觸腕結(jié)構(gòu)，開發(fā)出具有高柔性和高靈活性的機械臂。
4. 模塊化設(shè)計
模塊化設(shè)計是一種靈活的設(shè)計方法，可以幫助解決設(shè)計中的某些問題：
• 獨立模塊：將設(shè)計拆分為多個獨立的功能模塊，每個模塊單獨設(shè)計和優(yōu)化。
o 舉例：設(shè)計一款可拆卸的家用吸塵器，每個模塊（如電機模塊、過濾模塊、集塵模塊）可以單獨更換和升級。
• 可替換模塊：設(shè)計可替換的模塊，使得某個模塊出現(xiàn)問題時，可以迅速更換或調(diào)整，不影響整體功能。
o 舉例：設(shè)計一個可替換電池的電動工具，使用戶在電池耗盡時可以快速更換，保持工具的連續(xù)工作。
5. 材料和工藝替代
有時候，問題的根源在于材料或制造工藝，可以考慮以下替代方案：
• 替代材料：尋找具有相似或更優(yōu)性能的替代材料，解決強度、重量、耐腐蝕等問題。
o 舉例：在設(shè)計一個海洋工程結(jié)構(gòu)時，原材料容易腐蝕，改用耐腐蝕的復(fù)合材料，延長了使用壽命。
• 新工藝：采用先進的制造工藝，如3D打印、激光切割等，實現(xiàn)復(fù)雜的設(shè)計結(jié)構(gòu)。
o 舉例：設(shè)計一個復(fù)雜的內(nèi)燃機零件，傳統(tǒng)加工方法難以實現(xiàn)，通過金屬3D打印技術(shù)，成功制造出復(fù)雜的零件。
6. 設(shè)計簡化
復(fù)雜的設(shè)計往往容易出問題，設(shè)計簡化可以有效地提高可靠性：
• 功能優(yōu)化：審視每個功能的必要性，去掉不必要的復(fù)雜功能。
o 舉例：設(shè)計一個智能家居控制器，簡化用戶界面和功能設(shè)置，保留核心功能，提升用戶體驗。
• 減少零件數(shù)量：通過一體化設(shè)計，減少零件數(shù)量，降低裝配難度和故障率。
o 舉例：設(shè)計一款消費電子產(chǎn)品，將多個功能模塊集成到一個芯片中，減少了裝配環(huán)節(jié)和故障點。
7. 反饋和迭代
設(shè)計是一個不斷迭代和優(yōu)化的過程：
• 用戶反饋：收集用戶反饋，了解實際使用中的問題，并進行改進。
o 舉例：推出一款新型家用機器人后，通過用戶反饋發(fā)現(xiàn)導(dǎo)航系統(tǒng)存在問題，迭代更新軟件，優(yōu)化導(dǎo)航算法。
• 快速原型：通過快速原型制作和測試，驗證設(shè)計的可行性，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。
o 舉例：設(shè)計一種新型運動器材，通過快速原型驗證其力學(xué)性能，并根據(jù)測試結(jié)果進行優(yōu)化設(shè)計。
通過以上策略和思路，可以在機械設(shè)計過程中有效地找到替代方案，解決設(shè)計難題，提高產(chǎn)品的性能和可靠性。
例子很多很多，請大家往下舉
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面壁深功

各種”路“上，增加保險裝置

wz5122

謝謝分享，受教了

不是高級工程師

啥時候能實現(xiàn)具體設(shè)計交給AI，自己負責(zé)提議審查享受成果

盧Tiger

關(guān)鍵器件冗余設(shè)計，提高可靠性。

Benson_Gu

學(xué)習(xí)了