谢藏锋 岳伟晗 刘明成 谢宇航 张佳慧

(辽宁科技大学，辽宁 鞍山 114051)

1 关于极限理念

一切数学概念都来自社会实践。来源于生活现实的思想火花被人们捕捉到以后，经过提炼形成概念或理念，又经过推理和使用，充实和拓展，不断完善形成经典的理论。毫无疑问，追求极限是社会发展的产物。极限理念在生活中的应用，是将具有数学感受的秩序、和谐、对称、整齐、神秘和美感等，赋予日常生活中的事物，使其具有超凡的能力，

2 速度产品概述

速度产品的诞生，是以追求速度的极限运动为理念的设计，从远古的木履蓑衣到现代的高铁、飞机，印证了人类在漫漫历史长河中的进步与对速度的追求。在构思过程中，充分考虑高速运行的产品应具有的特性，以及实现产品高速运行的相关方法，在设计实践中发现问题、解决问题，并给予优化，使之达到合理的状态。

例如自行车的设计。最原始的自行车，轮径普遍较大，手工木制，形态很是夸张，不仅难以用力驱动和保持平稳，连上、下车都成了一个复杂又危险的事情，这种产品显然无法满足高速行驶的基本条件。而赛级山地自行车，在训练有素的参赛选手的操控下，可达到60～80 km/h的速度，这是速度类产品的代表。分析其外观，大多采用流线型设计，行进中符合空气动力学原理，这是其能够高速行驶的重要条件。在重量方面，采用新型材料碳纤维，山地自行车最轻可低至2 kg，较低的自重可极大降低产品在运行中对与地面的摩擦阻力。对于传动部分，链条与链轮配合准确，可以输出稳定的传动比，润滑油在链条与链轮高速转动时可在表面形成一层油膜，极大降低了传动阻力，前后轮的轴承采用耐磨复合材料制作，保证其使用寿命，以最小的传动效率损耗保证产品稳定高速运行。

3 基于极限理念的速度产品设计研究

3.1 农业机械效率极限产品研究与发展

我国正处于从传统农业向现代农业转变的关键时期，国家出台一系列政策，支持和促进农业机械化发展，如拖拉机、播种机、收割机械等。加快推进农业机械化和农机工业化发展，对于提高农业装备水平、改善农业生产条件、增强农业综合生产能力、拉动农村消费需求等具有重要意义。

3.2 工程机械能力极限产品研究与发展

工程机械是装备工业的重要组成部分，应用于交通运输建设、起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械装备，还应用于工业与民用建筑、城市建设、环境保护等领域，如叉车、铲土运输机械、压实机械、混凝土机械等。

我国工程机械行业历经50多年的发展，具有相当规模和蓬勃发展活力，已形成18大类、4500多种规格型号的产品，基本能满足国内市场的需求。工程机械设备的开发，特别注重工程机械配套发动机和关键零部件产品的结构调整，进行升级和换代，实现不同的需求。

目前，自动化的应用，可编程序逻辑控制器(PLC)已广泛应用于起重行业各类设备中，相对传统控制器，它具有功能强大、性价比高、硬件配套齐全、适应性强、可靠性高、抗干扰能力强的特点，系统的设计、安装、调试等使用方便，维修工作量小、体积小、能耗低等优越性，具有良好发展前景。

3.3 海洋机械潜力极限产品设计研究

我国既是幅员辽阔的陆地国家，又是海洋国家，海洋与我国的生存和发展密不可分。 提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境是共同的任务，海洋机械的发展相对陆地机械的发展较慢。海洋机械，主要是机械发动机推动的船只，多用钢铁制造，较少的是以人力踩踏木轮推进，如公园娱乐船只，近代海洋机械是以蒸汽推动为主和涡轮发动机的动力系统构成。在诸多船舶中，最常见的是钢质船、内燃机动力船、螺旋桨推进船等。轮船发展至今，战略用船已经越来越先进，其中包括各类战略舰船、巡洋舰等。现代化的轮船有客轮、货轮和油轮，正在从事着各种关系到人类命运的全球性商业航运。

海洋机器人是一类能够遥控或自主操控完成特定功能的无人海上航行器，经历了从载人到无人，从直接操控、遥控到自主、智能，从单机、多机到集群的主要发展阶段。信息技术、人工智能技术特别是其分支机器智能技术的快速发展，正在推动海洋机器人以新技术革命的形式进入“智能海洋机器人”时代。

3.4 速度产品改变上班族的生活

上班族通常都会有通勤需求，因为他们大多都要从居住的地方来往办公地。在大城市，“通勤难”似乎成了当代社会年轻人一个日益明显的大问题。随着人们消费水平的提高和现代社会快节奏的生活，私家车越来越多，对人们的日常出行带来方便。公交车与私家车具有较高的行驶速度，能够在较大程度上减少出行的时间，但其弊端也是较为明显的，比如，在人流量较大的早晚高峰期时段易堵车、停车位紧缺等问题也是值得思考的。自行车在一定程度上缓解了上述问题，是年轻人“轻出行”的一种方式，但由于其为人力驱动，速度较低，体积大，不方便携带进入地铁和公交车。在《中国城市通勤研究报告》中显示，排名第一的北京通勤车平均延时58 min，私家车停车难也居榜首。由此可见，开发一款方便快捷、占地小、速度快的交通代步工具，对上班族来说显得极其重要。

在数字经济与共享经济的刺激下，智慧出行让许多用户拥有了更为优质的出行体验。如何通过合理的设计，最大限度地发挥数字经济和共享经济的效果，基于智慧出行理念的城市共享代步工具设计具有很大的市场发展潜力。

3.5 娱乐速度产品设计研究

自改革开放以来，人们的生活水平伴随着新中国的发展速度不断提高。人们的出行方式也由过去的单一步行、骑车，转变为更多元化的出行，出租、巴士、地铁、抑或者是这几年迅速占领市场的共享出行经济。调研显示，整个出行方式的市场，拥有着巨大的发展潜力和变更迭代空间。

受到美国街头文化的启发与灵感，从滑板这一小众却又历史悠久、有着丰富文化的领域为切入点。对市场需求和经济价值进行分析，一方面是以使人们出行更加丰富和多元化为目的，另一方面是改进传统滑板的运行模式，致力于出行快乐，从“娱乐玩具”转变为“新型快乐出行方式”。不仅是为了让滑板爱好者拥有更多的选择，更是减少社会资源浪费以及对公共交通轻量便捷化做出贡献。低价成本以及高效快捷的出行方式，拥有激起这一市场涟漪的极大可能性，拥有着一定数量的市场需求和巨大的经济价值潜力。

3.6 基于极限理念的越野滑板设计分析

3.6.1 语义设计

光滑圆润的产品更具有所谓“速度感”、“流动感”，例如海豚、鲸鱼等海洋生物。从空气动力学、流体力学的角度去看，这种形状在流体中行进具有更少的阻力，这种形状也就是“流线型”。在现代产品设计中，流线型的产品外观设计依然在特定语义环境下有着较为广泛的应用。越野者急速滑板在外观上采用流线型的设计语义，从视觉传达上给人带来一种速度感、流畅感。

3.6.2 曲面设计

在产品设计中，设计师较为关注曲面的质量，曲面质量的优劣直接反映在产品的外观表现上，包括光影、环境反射、造型比例等方面。在面积较大的曲面上，应该严格使用高质量的B样条曲线来进行绘制，曲线的阶数(degree)和控制点(control points)数量具有严格的关系，当控制点数量相比阶数大于1时，样条曲线呈现出相对“完美”的状态；当控制点数量相比阶数大于2及以上时，样条曲线上会产生节点(knot)，在节点处，曲线连续性下降，产生“不顺畅”的视觉体验。在产品设计中绘制B样条曲线应避免出现节点。同理在曲面设计中，原生NURBS分为U向和V向，在创建原生曲面时，应注意U向和V向的曲面质量，创建原生面通过曲面控制点调整曲面造型，利用样条曲线限制曲面边缘，以此设计出理想的形态。

3.6.3 支架或桥

支架往往由合金加工而成，具有较高的力学强度，保证滑板在承受一般人体重量后支架部分不会发生不合理形变，使得支架与轴承、PU等零件配合准确，保证护板连接部分的机械性能与稳定性。

4 结语

基于极限理念的速度产品，采用全新设计思想，以极限运动为核心，对现有产品进行改进再创新，力求将平凡的产品做出极致体验，既提升速度与越野性，同时又保证使用者的安全，开发更具时代意义，惠及大众。