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敢于挑战“不可能”,才能有创新
很多创新成果在取得以后回望,当时的设想都是三个字――“不可能”。然而,机会往往就蕴藏在这诸多“不可能”之中。赵亚平教授深知这一点。多年来,他锁定新型环面蜗杆传动、齿轮啮合理论等方面进行研究与开发,其创新成果应用前景广阔,深受学界好评。
二包环面蜗杆传动具备一系列优良特性,但是对各种误差变形十分敏感,
限制了其推广应用。平面二包传动,由于蜗杆边齿变尖与根切的限制,使其无法应用于蜗杆多头数或小传动比的场合。赵亚平据此提出了双圆环面二包传动这种新型环面蜗杆传动装置,克服了上述不足。他提出的两点下山割线法(DPDS方法)是研究线共轭曲面啮合特性的有力数学工具。在研究过程中,他不但注重考察诱导主曲率和滑动角等局部啮合特性参数,而且注重考查蜗轮齿面共轭区范围,蜗杆工作长度及瞬时接触线的分布等全局啮合特性,从而丰富发展了蜗杆副的啮合几何学。目前,双圆环面二包传动作为一种新型机械传动装置,已经获得多项专利授权。
业内人士都知道,标准二包传动,蜗轮齿面中部存在二次接触区,瞬时接触线相互交叉,接触频率高,容易发生疲劳点蚀,是蜗轮齿面的薄弱环节。可以通过角修形,自然地切去蜗轮齿面的二次接触区,使原接触区和新接触区都和蜗杆螺旋面密切,从而大幅度地提高二包传动的啮合质量。赵亚平在此基础上导出了一般化的角修形条件,指出了角修形的物理意义;数字化地论证了原接触区和新接触区都和蜗杆螺旋面密切,但密切的程度有所不同;阐述了角修形切除二次接触区、同时使得蜗杆工作长度变短的机理。相关结果发表于国际期刊Science China Technological Sciences,审稿意见认为:“论文主要内容是对采用作者提出的角修正的双圆环面二次包络环面蜗杆传动齿面啮合情况进行分析。为此主要工作是建立传动数学模型及其啮合特性方程,并进行实例分析。论文对于该种传动性能研究具有重要的指导意义。有发表价值。双圆环面二次包络环面蜗杆传动属尚未充分研究和开发的环面蜗杆传动,开展相关研究,特别是采用修形技术提高其啮合性能具有一定的理论意义。具有一定的理论价值。算例丙的蜗杆头数达到12,远远突破一般蜗杆传动的情况。”相关论文获得过湖北省、及湖北省机械工程学会的优秀论文奖励。目前,该研究已获得角修正双圆环面二包传动及其制造方法的发明专利授权。
除此之外,针对标准传动存在二次接触区,啮合性能有待进一步提高和角修形传动虽然啮合性能优良,但制造工艺比较复杂的问题,赵亚平提出了高度修形、中心距修形及传动比修形等一系列制造工艺简单且修形效果优秀的修形方案,使得环面蜗杆副双线接触的机理有了清晰明确的解释。同时,他还对环面蜗杆传动特性进行了研究,运用弹流理论和齿轮啮合理论,导出了任意啮合点处,卷吸速度、角和弹流膜厚系数的计算公式。摆脱开材料、载荷等因素的影响,以角反映成膜条件,以弹流膜厚系数反映油膜厚度,便于衡量整个接触区内特性的差异,有利于分析工艺参数对蜗杆副性能的影响。有关结果曾经在CIST2008&ITS-IFToMM2008(北京)学术会议上宣读,并发表于国际期刊TribologyTransactions。
致力于解决生产实际中的问题
出身工科背景,赵亚平一直希望自己的研究成果能够得到推广应用,服务经济社会发展。为此,他多方探索,并取得了一系列成果。
在生产过程中,由于能够实现多齿双线接触,各类环面蜗杆传动对各种误差变形都比较敏感。这是限制环面蜗杆传动应用推广的主要问题,也是环面蜗杆传动的主要不足之处。而解决这个问题办法之一,是通过失配修形,使得蜗轮副变瞬时线接触为瞬时的点接触。当然,这里的所谓点接触是理论上的。实际上,由于齿面的弹性,受载之后,瞬时接触点扩展成瞬时接触椭圆,沿接触迹线众瞬时接触椭圆集成齿面上的接触区。上述失配修形方法,早已成功应用于锥齿轮传动和准双曲面齿轮传动。但是对于环面蜗杆传动,相关研究进展比较缓慢,主要是因为,环面蜗杆副的齿面非常复杂,没有找到有效的方法计算瞬时接触点。
赵亚平结合自己在相关领域的经验,提出了两阶段下山割线法(TSDS方法),用于计算失配环面蜗杆传动的瞬时接触点。该法无需计算包含偏导数的Jacobi矩阵,对迭代初值的敏感性低,还能克服迭代过程中的奇异性,适宜用来求解复杂的非线性方程组;改进了确定点接触失配齿轮副瞬时接触椭圆的局部综合方法,使得瞬时接触点邻域内曲率干涉的判别更为合理;发现以标准蜗杆和Ⅰ型蜗轮相配,组成的失配蜗轮副对各种装配误差均不敏感,能够避免曲率干涉,实现较好的点接触,而且蜗杆工作部分较长,具备可观的承载能力;由具体算例计算出蜗轮转角误差曲线,表明了它具有近似抛物线形状,说明所提出的失配方式,具有一定的减轻振动、吸收冲击的效果。有关结果发表于国际期刊Computer-AidedDesign。
他的研究为失配环面蜗杆副的正确设计奠定了基础。
双自由度齿轮啮合理论的研究,开始于上世纪60年代的前苏联,但是可以实际应用的曲率参数计算公式,却得到的比较晚。对双自由度啮合,也还存在较多理论上的模糊之处,妨害了它的应用。赵亚平经过深入研究,指明双自由度啮合有退化与非退化两种形式,给出了退化啮合的条件,阐述了两种形式各自的啮合特性;提出了计算向量的新型表达式;导出了双自由度啮合齿轮副诱导法曲率和诱导短程挠率的新型简洁计算公式,该公式适合于利用计算机进行编程计算;提出双自由度啮合齿轮副滑动率的概念,并且给出相应计算公式。有关成果发表于国际期刊Mechanismand Machine Theory,并获得过湖北省和湖北省机械工程学会的优秀学术论文奖励。同时,他应用双自由度啮合理论,对Archimedes滚刀双自由度范成圆柱齿轮的啮合原理进行了研究,给出了提高加工精度的工艺措施。相关成果发表于Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers,PartC,Journal of Mechanical Engineering Science等国际期刊。其成果对齿轮加工工艺的改进与加工精度的提高,具有理论指导意义,同时为新型高副共轭传动机构的创成,做了理论上的准备。
生活中,常常有些看似不可能办到的事,使很多人知难而退。然而,不可能也不是绝对不可能,只要肯动脑筋,便可从不可能中,寻觅出可能。
【故事一】
出售贫穷
在日本的白库县,有个叫丹波的小山村。由于土地贫瘠,资源缺乏,村民都很贫穷,他们常常叹息说:“我们这里什么都缺,就是不缺贫穷!”
智者对他们说:“既然贫穷多,为什么不出售贫穷呢?”
村民们笑了:“出售贫穷,谁买呀?”
智者说:“直接出售当然没有人买,如果你们从现在开始住茅屋,穿兽皮,像原始人那样生活呢?”
村民们明白了智者的意思,真的过起了原始人一样的生活。奇特的生活方式引来了不少参观者,村民们渐渐富裕起来。
丹波村的村民早就脱贫了,但他们一直在出售贫穷,靠出售贫穷获得更多的财富!
(选自《精短故事》)
【点拨】
出售贫穷,不可能的事!然而,丹波村的村民却成功了。如果我们能像“智者”一样动脑筋,也可以把不可能的成可能的事,变成大好事!
【故事二】
向和尚推销梳子
4个人奉命去寺庙向和尚推销梳子。甲见到和尚就喊:“师傅,师傅,买一把梳子吧!”结果,梳子没卖出去,反而挨了一顿打。
乙没有莽撞行事,他找到主持,说:“大师,我奉命来卖梳子,如果卖不出去,就要受到责罚,佛祖慈悲为怀,您可怜可怜我吧!”主持为难地买了一把。
丙也找到主持,说:“寺庙是拜佛的场所,要是来拜祭的人头发没有整理好,显得很不恭敬,希望您能买些梳子,给施主使用。”主持觉得他说得有道理,就买了10把。
丁对主持说:“梳子是常人天天都要用的,如果在梳子上刻上吉祥劝善之语,赠送给来烧香的人,对唤起他们的善心会有很大的帮助,既宏扬了佛法,还对寺庙做了很好的宣传,您买几把吧!”主持说:“我买100把!”
同样是向和尚推销梳子,差别为什么这么大呢?
(选自《精短故事》)
【点拨】
俗话说,向和尚推销梳子,找错人了。当然,这是对像甲一样不肯动脑筋的人而言的。乙、丙、丁动了脑筋,情况就发生了变化。 乙、丙为什么业绩远远不如丁呢?你动脑筋想想。
【故事三】
蜘蛛网造绿洲
智利北部一个叫丘恩贡果的小村子,南临太平洋,北靠阿塔卡马沙漠。特殊的地理环境使太平洋冷湿气流与沙漠上的高温气流终年在此交汇,形成了多雾的气候。可浓雾丝毫无益于这片干涸的土地,因为白天强烈的日晒会使浓雾很快蒸发。
加拿大一位名叫罗伯特的物理学家来到这里,发现这里蛛网密布,为什么蜘蛛能在如此干旱的环境里生存呢?罗伯特把目光锁定在这些蜘蛛网上。借助电子显微镜,他发现这些蜘蛛丝具有很强的亲水性,极易吸收雾气中的水分,而这些水分正是蜘蛛能在这里生生不息的原因。
人类为什么不能像蜘蛛织网那样截雾取水呢?在智利政府的支持下,罗伯特研制出一种人造纤维网,在当地雾气最浓的地方排成网阵。穿行其间的雾气被反复拦截,形成大水滴,滴到网下的流槽里,就成了水源。
如今,罗伯特的人造蜘蛛网平均每天可截水10580升,不仅满足了当地居民的生活所需,还可以灌溉土地,这里已经长出了百年不见的鲜花和绿色蔬菜。
(选自《精短故事》)
在场地中,选手们依次展现自己的能力了,因为他们的名字不好记,我对此也必是很熟,就只看个大概而已。
一个胖胖的胡子拉碴的黑乎乎的恶人上来了,他的脖子右侧可能是涂抹了石膏粉,,只见他将铅球用右手托导游脖子那石膏粉涂抹的部位然后用右腮和右手将铅球抵押再有脖子上,一个脚下旋转,那铅球就跑出去了,还家伙,铅球在空中旋转着朝向法例的地点冲刺,就在18米的空中到达了抛物线的最高点,开始下落,经测试他抛出了21,42米。
接下来的选手也是同样的抛球地点,同样的姿势,将球抛向了空中,所不同的是,有的选手就在脚下那一旋的时候,好几位都是用力过猛,有的爬在了场地上,有的用手触摸了场地,有的一只脚踢到了那抛球固定点的边沿,按照比赛规则,涡轮选手的成绩有倒好都要判为无效,一个个大大的错号就打出了他们的成绩,本来有的选手跑出的长度高过了那胡子拉碴的人,可是这无效就证明了他的实力。
当强劲的对手出现失误时,尽管大家都觉得惋惜,就会更加增强得分选手的信心,,放松心情奋力拼搏,于是后面的选手表现得特别好,这个上来的选手比那胡子拉碴的选手高而细,显得苗条了许多,只见他托着铅球歪侧在有脖子上,就在脚下一旋带动整个身体腾空的同时,那铅球也被右手托出了很远,就在19米的高空达到了抛物线的定点,慢慢落下来了,他的成绩比那胡子拉碴的人还要好。
我们都知道,千秋场地划线就到22米,在几轮的较量中就是上面说的那两位难分伯仲了。
还是胡子拉碴的先出场,他一个奋力抛,那球落到了22,15米的界外了,全场响动起来了,他自己也以为破纪录了,冠军到手了,可是阵营了那句话:“里约没有不可能”,也就是说不可能没有人超越它,真的,紧跟上了的选手又有失误的了。
失落、难过
伤口越来越深
伤的范围越来越大
我和他是两个世界的人
永远永远
友谊和亲情
我选择友谊
哪怕是虚伪的
是有一定事物支撑的
我依然会选择友谊
爸、妈说
他很无助、孤单
可我明白我所承受的是他的好几倍
你们从来不去了解我
可他有你们的关心
我觉得他好幸福
从小开始
受苦的就是我
被堂弟从二楼推向一楼
没人来问候我
因好奇无意进了一个本属于我的房间
被狠狠的打了一顿
我知道
我和他是不同世界的人
不能混为一谈
我和他永远不可能成为
我小的时候觉得很多东西都是不可能的,我觉得这个不可能,那个不可能,所以最后就这个不去做,那个不去做,最后什么东西都没有做成。
以前妈妈让我去学打篮球,我却一直都觉得我的个子太矮了,根本不可能打好篮球,但是后来我看到了一个个子比我还要矮的同学在篮球场上打篮球,他的篮球打得非常的好,而且他还是篮球校队的队员之一。从那时候起,我就觉得很多事情,没有试过之前都不能够说不可能,说不可能只是我们不去做或者做不好的理由和借口而已。
在人的一生中如果你想瞬间做成一件事情,那才是不可能的,如果你很努力的去做一件事,那就不会存在着不可能的这个问题。林肯虽然是一个鞋匠的儿子,但是不卑不亢,总是在人们的嘲讽和诽谤之下成长着,他最后走上了自信、潇洒、自由的道路,终于最后成为一个伟大的总统。
不管做什么事情,都是我们需要奋进都需要我们付出所有的努力,我们总是会一波三折,但是到了最后,我们一定的收获。
像众多的私营业主一样,奥斯顿在当地也经营着一间小小的棉被加工厂。但由于棉花制品成型后非常蓬松和耗费空间,所以运输和储存也就成了最困扰他的头等问题:偌大一个仓库只能堆放几百床棉被,一节车皮也只能运送几千床棉被,而且,由于运输成本的不断增加,他几乎越来越无利可图了。一天,奥斯顿突然灵机一动,要是能把棉被压缩到最小的状态,这样,不就可以最大限度地做到节约和利用空间了吗?
说到做到,他马上开始着手解决棉被的储存和运输问题。首先,他尝试重压法,就是在棉被堆放过程中,隔着几床棉被就放上铁板或石块重压。然而,这种方法只适合仓库的物品摆放,而一旦运输,其重量往往超过棉被的数十倍。后来,他再尝试把棉被用绳索交叉捆绑,可效果还是不明显,凡是绳索没有捆到的地方,照样还是蓬松。而且捆扎后的棉被,那几道深深的捆扎痕迹,也极其影响其美观和使用效果。
一个周末,奥斯顿去参加当地一家新开企业的庆典,大门口人山人海,彩旗飘飘。为了烘托气氛,该企业还特地从慕尼黑租借了一个巨大的充气拱门,这种拱门在当地可是新鲜事物,几乎吸引了所有人的目光。吉时一过,工人开始放出拱门里的气体,诺大的一个拱门,一瞬间居然被工人熟练地折叠起来,装到一个不大的背包里。这时,奥斯顿突然来了灵感:自己何不想办法抽掉棉被里多余的空气?这样,或许也可以把又松又软的棉被装进一个小小的袋子里呢?
于是,他尝试将棉被装进一种加厚的透明包装袋内,封口后,将被子重压,然后抽去里面的空气,形成真空。果然,经过这种真空袋的重新包装,最有效的节约了空间,也极大地方便了棉被的存放和运输。他的这种可以抽取空气的包装袋一经推出,很快就获得了当地棉农们的青睐,大家纷纷提前付款要求大量预定,包装袋很快供不应求。可以说,真空袋为他掘得了人生的第一桶金。
通过研究,他还发现,将包装袋中空气全部抽出,在完全缺氧的状态下,细菌几乎无法生存。从理论上来说,这种真空袋应该还同时具有保鲜、防潮、防霉、防虫、防腐蚀、防污染等多种功效。所以,它的功能已经不仅仅局限于货物的存储和运输,更能有效地延长产品保质期、保鲜期。他凭着敏锐的眼光看到了商机。后来,他及时变卖掉棉田,开始全面研制真空包装机。
1961年,奥斯顿成功研制了世界上第一台真空包装机,由于其在食品、运输等各个领域的突出贡献,该产品一经面世,就很快被各行各业所接受,不到两年的时间,他的真空产品已覆盖了全球60多个国家和地区。这家企业就是闻名世界的德国莫迪维克真空包装机生产厂。
任何人都不足以是我们建立永恒快乐的对象,因为他们只会因为我们的信任和所寄托的希望而变本加厉的偿还给我们,那就是失望和悔恨。至少没有人敢说自己所爱的人总是带给自己快乐,而且一直如此。那些晒幸福的人与其说是显摆,倒不如说这是一种‘饥渴’的幻影。
人之所以会让我们失望,不仅仅是因为对方的原因,当然也有我们所给予的希望的程度有关。
在这个世上没有十全十美的人,也没有完全符合我们心仪的人,有的只是‘凑合’,如果我们太过于在乎自己的感受,那么只有独处,但是我们又害怕寂寞,人总是这样的矛盾。
我们把快乐寄托给另一半的时候,我们很难免会遭到被抛弃或是他成为别人的另一半时的痛苦,当我们把快乐寄托在自己的长相和某个部位的时候,你会发现时间总是会摧毁你自我欣赏的东西,当然你也不会在你的自恋中找到快乐,因为那时你也就不会有当初的那种自恋,有的只是感慨。
那些能够给我们带来笑脸的人又总是会给我们带来眼泪,因为他们的离世和不幸的遭遇,因为他们的背叛和不理解,因为他们的离开和疏远,因为他们不再像以前那个让我们快乐的样子了。
没有人有义务逗我们笑,哄我们快乐,所以我们应该珍惜那些让我们快乐过的人,让我们笑过的人,不论他是否被当作小丑或是出丑让你笑,你都应该心存感激,因为你的一生能让你开心快乐的人不多。
我们知道别人终究只会给我们带来痛苦,但是我们又希望从别人身上得到快乐,因为我们又无法在自己身上找到快乐,而结果是希望有多大,失望就有多大,不过我们又很可爱的把自己不幸怪罪于那些曾让我们快乐的人。
有的人是把快乐寄托于新鲜和刺激的事上,但是又无法寻找到到永恒的新鲜和刺激,所以总是会在刺激与狂欢过后产生一种空虚与寂谬感。
我们之所以喜欢演唱会,KTV,酒吧,赌博等娱乐场所,是因为我们能够在这人群中感受到一种共同的释放的感觉,至少我们在这种氛围中的表现是我们生活中很少表现出的一面,当我们回到现实的时候,我们就感受不到那种疯狂所带来的快乐,因为生活总是平淡的。
如果我们总是生活在那种疯狂的快乐当中,我们也会变得像生活中一样觉得平淡,因为人总是不满足的东西。所以我们就不难理解各种变态的人的变态的尝试,比如‘嗑药(吸毒)’,窒息性快乐,虐待,杀人.......等寻找更刺激的生活。
其实我们的影视总是在挑战我们的视觉和听觉,希望这种新鲜和刺激能够给我们带来快乐和满足,于是各种科幻片越来越炫,各种越来越变态,各种恐怖片越来越恶心人。
快乐是什么?并不是糊里糊涂的过日子,这只能说麻木,也不能是被牵着鼻子生活,而是清楚自己需要什么,当你清楚自己需要什么,而后又获得自己所要的东西的时候,你就会获得一种满足感,所以快乐就是自我需要的满足。事实上,我们现在的快乐是被引导的快乐,是活在别人所引导的快乐当中,也称之为‘看快乐’而并未‘自我快乐’。
你要么清醒的痛苦的活着,要么浑浑噩噩快乐的活着,但是大多数人都选择了后者,因为没有人愿意自寻烦恼,也因为生活太有诱惑性,让我们来不及思考,思考自己应该有什么样的生活,结果这一生就完了。
说到这种实际“不可能”出现的画,首先要向大家介绍一下拥有许多数学家知音的荷兰大画家莫利茨·柯尔内留斯·埃舍尔。他曾经这样说过:“我在阳光中所描绘的形象,只不过是我在暗中所见到的百分之一。”这倒是道出了他的作品的特点——荒谬和真实的统一!确实,他以自己的智慧向世人展示了“不可能”的画,他那深刻的思想就蕴含在这些画中。
让我们看一下他的那幅以“怪圈”为主题的版画《上天入地》(如图2),这是一幅带有浓厚宗教色彩的画。让人奇怪的是,回廊上的僧侣排成了两队往前走,其中一队总是沿着楼梯向上走,可是却总能回到原地;另一队总是沿着同样的楼梯向下走,也总能回到原地。像这种从一个地方出发,一步一步地上升,或一步一步地下降,结果却意外地又回到原来起点的现象,叫作怪圈。
荒诞画与视错觉是一对孪生子。埃舍尔还有一幅名叫《瀑布》的画(如图3),也是一个“怪圈”,塔楼上泻下来的一道瀑布,推动了磨坊的水轮,可是下面盛水池中的水流过水槽,居然又回到了瀑布的源头!大家想一想,这个问题出在哪里?
埃舍尔创作《瀑布》的灵感来自英国理论物理学家彭罗斯构想的“不可能三杆”(如图4)。彭罗斯把它叫做三维直角结构:三个直角都很正常,但它们是以错误的、在现实中根本不可能的方式连接起来的,于是就形成了这样一个三角形,三个角之和为270度——当然它肯定不是任何实际存在的空间结构的投射。
彭罗斯把这样的“不可能三杆”连接起来,从图中看到,我们沿着从A点走到B点是平坦,从B点到C点似乎也是平坦的,但如果从 C点回到A点,在视觉上我们却兀地掉了下来。这正是埃舍尔在《瀑布》中所达到的效果,而这一切只是因为构成图形的每一个三杆都是不可能存在的。
下面这幅石版画《观景楼》(如图5)也很有名。稍加注意你就会发现,这个亭子建得很怪异。亭子的上层与下层居然互成直角!此外,把两层楼台连接起来的八根柱子也很奇怪。只有最右边和最左边的柱子是正常的,其余六根都是内外交错,它们会从中央的空间斜穿而过。这就造成了另一个更加荒谬的图景:那架竖得笔直的梯子,它的最上端斜靠在观景楼的外边,而梯脚却站在楼内。如果我们把画面从中间沿水平线剪开,就会发现两个部分都很正常。那么不言而喻,视觉上的悖谬来自于两个部分的错误的连接,即上面已经提到的六根柱子的不可能的连接。其实,埃舍尔只不过严密地利用了数学表现的方法。这种有效地利用不可能的自然现象和数学的严密性创造的版画,实在令人吃惊。