螺絲釘對應(yīng)的英文單詞是Screw. 這個單詞在近幾百年詞義發(fā)生了比較大的變化,,至少在1725年,,它是“交配”的意思,。
除了名字里有學(xué)問,,小小的螺絲釘從被發(fā)明到被規(guī)定為順時針擰緊、逆時針?biāo)砷_,,經(jīng)歷了幾千年的時間,。
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六種最簡單的機械工具是:螺絲釘,、傾斜面,、杠桿、滑輪,、楔子,、輪子、輪軸,。
螺釘位列六大簡單機械之中,,但說穿了也不過是一個軸心與圍繞著它蜿蜒而上的傾斜平面。時至今日,,螺釘已經(jīng)發(fā)展出了標(biāo)準(zhǔn)的尺寸,。使用螺釘?shù)牡湫头椒ㄊ怯庙槙r針的旋轉(zhuǎn)來擰緊它(與之相對,用逆時針的旋轉(zhuǎn)來擰松),。
然而,,由于發(fā)明之初的螺絲釘皆為人工打造,其螺絲的細(xì)密程度并不一致,,往往由工匠的個人喜好決定,。
到了16世紀(jì)中期,法國宮廷工程師Jaques Besson發(fā)明了可以切割成螺絲的車床,,后來這種技術(shù)花了100年的時間得以推廣,。英國人Henry Maudsley于1797年發(fā)明了現(xiàn)代車床,有了它,,螺紋的精細(xì)程度顯著提高,。盡管如此,螺絲的大小及細(xì)密程度依舊沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),。
Maudsley的徒弟Joseph Whitworth向市政工程師學(xué)會遞交了一篇文章,,呼吁統(tǒng)螺絲型號一體化。他提了兩點建議:
1,、螺釘螺紋的傾角應(yīng)該以55°為標(biāo)準(zhǔn),;
2、不考慮螺絲的直徑,每英尺的絲數(shù)應(yīng)該采取一定的標(biāo)準(zhǔn),。
早期的螺釘不容易制造,因為其生產(chǎn)過程“需要三種刀具兩種機床”,。
為了解決英式標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)制造問題,,美國人William Sellers在1864年發(fā)明了一種平頂平跟的螺紋,這點小小的改變讓螺絲釘制造起來只需要一種刀具和機床,。更快捷,、更簡單、也更便宜,。
Sellers螺絲釘?shù)穆菁y在美國流行起來,,并且很快成為美國鐵路公司的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
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1)扭矩(T):所施加的擰緊動力矩,,單位牛米(Nm),;
2)夾緊力(F):連接體間的實際軸向夾(壓)緊大小,單位牛(N),;
3)摩擦系數(shù)(U):螺栓頭,、螺紋副中等所消耗的扭矩系數(shù);
4)轉(zhuǎn)角(A):基于一定的扭矩作用下,,使螺栓再產(chǎn)生一定的軸向伸長量或連接件被壓縮而需要轉(zhuǎn)過的螺紋角度,。
螺栓計算動畫演示↓↓
定義:當(dāng)擰緊扭矩達(dá)到某一設(shè)定的控制扭矩時,立即停止擰緊的控制方法,。
優(yōu)點:控制系統(tǒng)簡單,、直接,易于用扭矩傳感器或高精度扭矩扳手來檢查擰緊的質(zhì)量,。
缺點:控制精度不高(預(yù)緊力誤差±25%左右),,也不能充分利用材料的潛力。
定義:先把螺栓擰到一個不大的扭矩后,,再從此點開始,,擰一個規(guī)定的轉(zhuǎn)角的控制方法。
優(yōu)點:螺栓軸向預(yù)緊力精度較高(±15%),,可以獲得較大的軸向預(yù)緊力,,且數(shù)值可集中分布在平均值附近。
缺點:控制系統(tǒng)較復(fù)雜,,要測量扭矩和轉(zhuǎn)角兩個參數(shù),;且質(zhì)檢部門也不易找出適當(dāng)?shù)姆椒▽Q緊結(jié)果進行檢查。
定義:把螺栓擰緊到屈服點后,,停止擰緊的一種方法,。
優(yōu)點:擰緊精度非常高,,預(yù)緊力誤差可以控制在±8%以內(nèi);但其精度主要取決于螺栓本身的屈服強度,。
缺點:擰緊過程需要對扭矩和轉(zhuǎn)角曲線的斜率進行動態(tài)的,、連續(xù)的計算和判斷,控制系統(tǒng)的實時性,、運算速度等都有較高的要求,。