非對稱性思維在產品設計中的應用

姚傳富

（阜陽市興華機械裝備有限公司，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計人員腦海中留下深深地烙印。對稱性結構在大多數情況下具有工藝簡單、造型美觀的特點，舉個簡單的例子，圖1是各種農業機械中非常常見的軸承座，它的黃油嘴設計在軸承座頂端的對稱軸上，這是一種典型的對稱性結構。如果把黃油嘴設計在左右兩邊，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計制造帶來很大麻煩，黃油嘴底孔的鉆模制造難度大大增加，鉆頭引進也較為困難[1]。

圖1 軸承座

對稱性結構的美學特征使它在很多情況下成為設計人員的必然選擇。但是設計畢竟不能僅從美學角度出發，更要注重實用性要求，不管外觀設計多么漂亮，不能滿足使用性能要求的產品，其設計都是失敗的[2]。

一只茶杯，為了防止裝滿熱水時燙手，給它設計一個把手是一個聰明的主意(圖2)，對于解決問題來說，這已經足夠了。如果非要死守對稱性思維，從對面再給他設計一個把手，雖然可能更美觀一點，但絕對是一個畫蛇添足的設計，不但浪費了材料、使用起來還非常不方便，在講究環保節能實用的今天，這樣的設計當然是失敗的，不會受人歡迎。

本文作者以實例論述產品設計過程中如何應用非對稱性思維解決問題，供設計人員探討。

圖2 杯子

1 對稱性結構無法解決的問題

圖3(a)是錘片式飼料粉碎機的粉碎室結構圖，轉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，這種結構方式長期為行業技術人員所采用，看上去合情合理并沒有什么不妥[3]。某企業的錘片式粉碎機也采取了這種傳統的“準對稱結構”，然而該企業采用“傳統結構”設計生產的各種型號錘片式粉碎機都存在一個技術缺陷：噸料電耗指標長期徘徊在12.5～11.5 kW·h/t，達不到國家標準規定的11.0 kW·h/t，這個問題在其他企業也普遍存在。為應付技術監督部門的質量監督抽查，行業內普遍采取一些臨時性應對措施，主要是在物料干燥度上做些文章勉強蒙混過關。該企業曾嘗試采取加大風葉直徑增大風量，優化輸送風機結構提高氣流效率，改善輸料管道形狀降低風阻等技術措施，然而效果并不明顯[4]。噸料電耗超標成為橫亙在企業面前一道邁不過去的坎。

圖3 粉碎室結構圖

2 非對稱性結構的效果

在對錘片式粉碎機風機及物料輸送管道部分進行多次改進實驗無果后，本文作者把目光投向了粉碎室結構，首先想到的就是把上箱進料弧形板由正圓弧型改為漸開線性質的阿基米德螺線，增大入料量和反射粉碎區面積。這一改進取得了不錯的效果，噸料電耗指標穩定在11.3 kW·h/t附近，接近了行業標準的規定值。徹底改變粉碎室的基本對稱結夠，將轉子中心前移5mm（圖3(b)），這一技術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，進行了一系列實驗，得到的數據如表1所示。

表1可以看出，隨著轉子中心前移，噸料電耗指標不斷下降，當轉子中心偏移量e為5～6 mm時，噸料電耗取得最小值為10.1 kW·h/t；當轉子中心偏移量繼續增大時，噸料電耗指標不降反升，在轉子中心偏移量e為13～15 mm時噸料電耗已經達到13.5 kW·h/t，很顯然隨著偏移量e的增加，噸料電耗指標還會持續升高。

這主要是因為轉子中心前移時，上箱入料口增大，下箱入料區同時增大，而出料區相應減小，物料更易進入下箱而很難返回上箱，錘片的撞擊和清底效應明顯加強，下箱的粉碎效果大幅改善，噸料電耗不斷下降。隨著偏移量進一步增大，未經上箱齒板和錘片充分粉碎的粗大物料大量進入下箱，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致電機負載增大，噸料電耗隨之上升[5][6]。

這次成功的技術改進案例說明，設計人員要善于運用包括非對稱性思維在內的一切逆向思維和發散性思維，敢于打破常規，在進行科學細致深入分析的基礎上提出獨創性見解，才能找到解決問題的捷徑[7]。

表1

3 結語

非對稱性思維是打破慣性思維的一把鑰匙，本質上也是一種逆向發散性思維。在產品設計中充分的利用非對稱性思維解決技術難題，極有可能起到“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”的效果，應當引起廣大設計人員重視[8]！