向协调或不协调方向发展

协调性进化法则指出:要使技术系统各子系统之间向着更协调的方向发展，以及系统与超系统之间的协调发展。协调也可称为匹配。在完成系统总功能的过程中，有的子系统功能过剩，有的功能不足，有的产生明显的有害功能，污染环境，有的步调不一，有的分布不合理，有的强度低，有的寿命短。这就是系统的不协调性。要找出系统存在的不协调性，采取措施予以解决，就是一次协调发展。

图6－67　形状协调进化路线

1.系统与超系统(环境)之间的协调发展

要解决系统与超系统(环境)之间的不协调现象。一般存在如下几方面不协调的表现，要予以解决:工厂向江河里排污，机器发出很大的噪声，汽车向空气中排放尾气，设备产生电磁幅射，室内温度、湿度影响设备正常工作，工厂排放有毒物质。

2.子系统之间的协调性表现在如下3方面

结构上的协调、性能参数的协调、节奏、频率的协调。

(1)结构上的协调。包括3方面:形状、尺寸、材料。

1)形状协调进化路线如图6－67。向两个方向发展:一是向点、线、面、体;二是向几何形状复杂化。

例:轴承接触形状协调进化过程(图6－68)。

图6－68　轴承接触形状协调进化

2)材料协调进化路线如图6－69所示。

图6－69　材料协调进化路线

例:汽车保险杠的进化路线(图6－70)。

图6－70　汽车保险杠的进化路线

(2)性能参数的协调

例:网球拍(图6－71)一方面希望它重，抡起来击球力量大，但比较费劲;所以，另一方面又希望它轻，就比较省劲，但击球力量小。这是一个技术矛盾。这就需要在轻与重这两个性能参数之间进行协调。设计师考虑，要提高击球力，无需使整个球拍都增加重量，只要在球拍头部增大局部重量，就可以增大击球力量。这样轻重两方面方面都照顾到了。

(3)节奏、频率的协调

例1:生产流水线上各设备节奏必须协调一致。

例2:在混凝土浇灌过程中，为了消除气泡、缝隙，使混凝土更加密实，一边浇灌，一边用振动棒或振荡器进行捣实(图6－72)。

图6－71　网球拍

图6－72　用振动棒捣实

例3:机枪如何透过螺旋桨进行射击。

这是要使发动机输出轴的转速与机枪枪栓的转速协调起来，让子弹在两叶片之间的空档射出。

例4:消除风扇的噪声也是一种协调。

英国研发了一种无噪声风扇。里面装有话筒和扩音器。话筒接收风扇的噪声，经过电路转换成相位相反的声音再放出来，抵消了风扇的噪声。

例5:应用共振(谐振)也是一种协调。

共振是极其有用的物理现象。很多系统就是应用共振进行工作。如:

A.收音机调台就是调整谐振电路与电台的频率协调(图6－73);

图6－73　收音机调谐电路

B.共振音响是扬声器不要纸盆，让音圈带一一质量直接激振木质桌面、玻璃板等，产生共振，从而使物体播放出悠扬的乐曲。是没有喇叭的音响(图6－74)。体积只有60立方毫米，接口USB;

C.核磁共振成像。

基本原理:是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像;

D.振动筛。激振的频率接近筛子的固有频率，使筛子共振，节省能源(图6－76);

图6－74　共振音响

图6－75　核磁共振

图6－76　共振筛

图6－77　简支梁固有频率测试

E.在机械振动的理论研究中，共振是重要内容，通过共振测量结构各阶固有频率，它是结构的重要属性。图6－77是用简支梁进行振动测量的试验设备，改变激振频率，可测出简支梁各阶固有频率。

3.向不协调方向发展

协调发展是一个方向，向不协调发展也是一个方向。

共振有用，共振也有害。一队士兵整步过桥，桥塌了，就是共振引起。要避免共振的危害，就要向不协调方向发展，不要整步走，要错开步子，避免共振。

例1:多齿的圆盘锯(图6－78)，由于共振发出尖叫声，是因为锯齿均匀分布。使锯齿分布不均匀，也就是不协调，尖叫声即可降低。

例2:高压输电线刮风时会摇晃。为了防止共振断线，把其中一根线做得粗一些(图6－79)。

图6－78　圆盘锯

图6－79　电缆线