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增加动态性和可控性

时间:2022-10-07 百科知识 版权反馈
【摘要】:技术系统朝着动态性和可控性的方向进化,将使技术系统从低级向高级发展,从简单向复杂发展,以使功能得以实现,或提高技术系统的性能,满足对技术系统越来越高的要求。显然,这种自动生产线就要适应不同品种规格的零件,称之为柔性生产系统。这就是自动线柔性化,可以加工不同规格零件的柔性加工系统。车刀,分割动态化!要延长阀的使用寿命,就要减少摩擦、避免摩擦。

技术系统朝着动态性和可控性的方向进化,将使技术系统从低级向高级发展,从简单向复杂发展,以使功能得以实现,或提高技术系统的性能,满足对技术系统越来越高的要求。

动态性包含三个发展方向:一是提高系统柔性,如锁从挂锁发展到指纹锁;二是提高动态性,让不动的动起来,或引入活动部分,或进一步动起来。三是提高可移动性,使不动的或只在原地动的,可以移动,如电话从坐机到手机

可控性是对无控制的系统,实施如下系列的控制:无控制系统→直接控制→间接控制→反馈控制→自我调节控制。

实施控制是为了使系统能完善地实现功能,或进一步提高系统性能。

1.提高系统柔性(图6-20)

图6-20 系统柔性进化

提高系统柔性的进化过程如下:从刚性体开始,最后达到场的形式。

例1:扇子的柔性进化过程(图6-21)。

图6-21 扇子的柔性进化

例2:锁的柔性进化过程(图6-22)。

图6-22 锁的柔性进化

例3:汽车转向系统的柔性进化过程(图6-23)。

图6-23 汽车转向系统的柔性进化

例4:柔性化——把电子琴卷起来!把应急桥卷起来(图6-24)!

图6-24 卷起来

例5:切割技术的柔性进化过程(图6-25)。

图6-25 切割技术的柔性进化

例6:柔性化——机械加工柔性加工系统(图6-26)。

图6-26 机械加工柔性加工系统

大批量生产机器零件,为了提高生产率,都是针对具体零件采用自动生产线生产。这种自动生产线只适应一种产品,一旦零件结构发生变化,这条自动线就不能用了。大批量是一种生产形式,越来越多地出现另外一种生产形式,就是小批量多品种。为了提高生产率,降低成本,也需要采用自动生产线生产。显然,这种自动生产线就要适应不同品种规格的零件,称之为柔性生产系统。为了这种适应性,在改变零件的时候,就要对自动线中的设备进行适当的调整,如重新编制程序等。这就是自动线柔性化,可以加工不同规格零件的柔性加工系统。

2.提高系统动态性

动态性——让系统或子系统由不动到动起来,或引入活动部分,或进一步动起来。

(1)调整或自动调整物体,使其在各动作、各阶段的性能最佳。

1)车身分成两段,可自动调整穿越坎坷之地(图6-27)。

2)收音机调台靠调整可变电容器(图6-28)。

3)机翼动态化——可变机翼(图6-29)。起飞时是平翼以提升举升力,飞行中变后掠,克服声障减少阻力。

(2)将物体分割成既可变化又可相互配合的数个组成部分(图6-30)。

图6-27 车身分成两段

图6-28 收音机调谐电容器

图6-29 变翼飞机

图6-30 物体分割可动

车刀上的刀片焊死在刀杆上,刀片坏了刀杆跟着一起报废,浪费了材料。用压板螺丝把刀片压在刀杆上,刀片坏了可以更换,刀杆可以继续使用,降低了成本。车刀,分割动态化!

(3)使不动的物体动起来(图6-31~图6-32)。

图6-31 让楼梯动起来——电梯

图6-32 让车箱动起来

把龙门刨床上固定不动的刨刀,做成刀盘转动起来,就成了龙门铣床。一动起来就成了一个新的东西!

(4)给系统引入活动部分,增加动态性。

图6-33 从龙门刨床到龙门铣床

1)给500米高的台北101大楼上部挂一660吨的大钢球,靠钢球的晃动,阻止大楼晃动。

2)子母电话机增加的子机可以离开母机,增加动态性。

3)给闹钟增加两个振动发声的铃铛。

4)滴水量杯的水倒不净,影响测量精度。在后头的孔中装一滚动钢球调整重心,使水倒净(图6-34)。

图6-34 滴水量杯

5)让裙子能动起来。在裙子的腰部装一圈滚动轴承,人不转让裙子旋转,或人转裙子不转,或人转让裙子转得更快。

6)水平尺。水柱中装有一个可移动的气泡。当气泡移动到中间位置时,水平尺即在水平位置。

(5)进一步动起来。

1)不倒翁是一个很简单的玩具,还能发展吗?把不倒翁内的重块分成两半,每一半装上轮子在轨道上滚动。这种不倒翁可倒立和平放,摆动中频率变化(图6-35)。

图6-35 不倒翁进一步动起来

2)压路机的轮子是滚动的,为了提高压实效果,让轮子再振动起来,进一步动起来!这就是振动压路机(图6-36)。

图6-36 老式压路机与振动压路机

图6-37 蝶阀

图6-38 蝶阀

3)蝶阀(图6-37、图6-38)。蝶阀结构简单,就是一个带有密封的圆盘阀门,在阀体的圆孔中转动,以开关阀门通道。原来的阀门转动的轴就在径向,这样阀门在转动开关的时候,与阀体内壁发生摩擦磨损,会缩短蝶阀使用寿命。要延长阀的使用寿命,就要减少摩擦、避免摩擦。要做到这一点,阀门的转轴就要偏离径向,如右图所示。这样阀门在离开或接近阀座的时候,基本上是作直线运动,这样就减少或避免了摩擦。除了这个直线运动之外,阀门还要作转动,是两个运动,相比原来,就是要阀门进一步动起来!

练习:对筷子、菜刀、剃须刀、鞋子、桥、等进行动态化的思考。

3.提高系统可移动性

是动态性的进一步发展,使不动的可移动,使只在原地动的可移动。

1)椅子的动态性和可移动性发展(图6-39)。

图6-39 椅子的动态性可移性

2)钟表的动态性可移动性发展(图6-40)。

图6-60 钟表的动态性移动性发展

3)电话、照相机、电视机的动态性和可移动性发展。见上面6.3技术系统总是处于发展之中的图片。

4)电脑的动态性和可移动性发展(图6-41)。

世界上第一台电脑使用了18800个真空管,长50英尺,宽30英尺,占地1500平方英尺,重达30吨。20世纪七八十年代研发的最早个人计算机没有推广应用。如今已发展到可移动的电脑。

图6-41 电脑的可移动性发展

4.提高系统可控性

说到可控性,首先会想到可控硅。原本有硅二极管,用于交流电的整流,但输出的电压固定,不可调整。于是研发了可控硅,除两极之外多了一个控制极,与触发电路连接,即可控制整流输出的电压(图6-42)。

图6-42 可控硅

提高可控性应该增加系统内各部件的可控性。

可控性的进化路线:直接控制→间接控制→反馈控制→自动控制。

例1:路灯控制的进化。

直接控制——手动开关;

间接控制——总闸开关;

反馈控制——声光控制开关;

智能控制——根据光线明暗自动开关,并调整亮度以及节能控制。

例2:机床的可控性发展(图6-43)。

图6-43 机床的可控性发展

例3:照相机调焦的可控性进化(图6-44)。

图6-44 照相机调焦

以下举一个需求可控性的例子。

例4:永久磁铁起重机需求一个可控性。

图6-45 永久磁铁起重

在搬运金属材料如钢板、圆材乃至废钢铁的时候,用磁铁起重搬运比较方便简单,即用磁铁将要搬运的金属材料吸住,再由起重机起吊移动放下。磁铁有两种,一种是电磁铁,给带有铁芯的线圈通电,即产生电磁吸力;另一种是永久磁铁,本身就有磁性吸力。似乎用电磁铁比较方便,一通电就吸上,搬运到位后一断电就脱开。但是,用电磁铁要用电,而且用电量比较大,成本高;特别是在工作中断了电,就会造成事故。所以,用电磁铁存在不安全因素。主要采用永久磁铁起重搬运,如图6-45所示。永久磁铁的磁力是永恒的,这就产生一个问题。一开始磁铁把要搬运的工件吸上,搬运到位以后,还是吸着的,怎么让工件与磁铁脱开呢?显然这里就出现了一个需求可控性的问题,以控制工件与磁铁脱开。经过理论与实践的研究,现在有两种方法可以控制工件与磁铁脱开。一种方法是采用组合磁铁,移动其中的活动磁铁,将磁力线闭合在磁铁之内不外露,也就没有磁场吸力了,工件与磁铁脱开。另外一个方法是在永久磁铁之上加一个电磁铁,极性与永久磁铁相反。当需要工件与磁铁脱开时,就给电磁铁的线圈通电,产生与永久磁铁吸力相反的斥力,抵消了吸力,于是工件与磁铁脱开。这里缺少了这个可控性,永久磁铁起重就不能实现了。

图6-46 木桶短板

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