維基少年:事物如何運作/螺絲
螺絲是一種簡單的機器。它們有一個螺旋形的脊,稱為螺紋,纏繞在圓柱體上。螺絲頭形狀特殊,便於螺絲刀或扳手在擰入時抓握螺絲。
螺絲最常見的用途是將物體固定在一起——例如木材——以及定位物體。通常,螺絲的一端有一個螺絲頭,可以用來旋轉它。螺絲頭通常比螺絲主體更大。從螺絲頭下方到尖端的圓柱形部分稱為螺桿。
螺栓是一種螺絲,通常設計用於與螺母或其他螺紋緊韌體配合使用。
歷史學家不知道誰發明了螺絲。雖然它似乎只在最近幾千年才被髮明。已知最早使用螺絲是在公元前 7 世紀,作為亞述國王西拿基立的螺絲泵的一部分,用於巴比倫空中花園和尼尼微的水系統。
大約在公元前 250 年,希臘發明家阿基米德製造了一種螺絲泵。阿基米德的機器有一個旋轉的螺旋形葉片,位於圓柱體內。葉片是手動旋轉的。這種型別的機器被稱為阿基米德螺旋。它今天仍在使用,用於抽取液體和其他材料,如煤炭和穀物。到公元前 1 世紀,木螺絲在整個地中海世界中普遍使用,用於油壓機和葡萄酒壓機等裝置。
金屬螺絲直到 18 世紀末大規模生產機器被開發出來才成為一種常見的緊韌體,因為釘子是直的,比螺絲更容易製造。在 1770 年代,英國儀器製造商傑西·拉姆斯登發明了一臺製造金屬螺絲的機器。手持式螺絲刀最早出現在 1800 年左右。這些發展導致螺紋緊韌體的使用量大幅增加。
在整個 19 世紀,最常見的螺絲頭型別是圓形的,有簡單的槽,用螺絲刀旋轉;方形和六角形的頭用扳手旋轉。在 1930 年代初,亨利·F·菲利普斯發明了十字槽螺絲。這種螺絲的螺絲頭有一個十字形的凹槽,用於驅動工具。
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阿基米德螺旋可以隨著旋轉提升水。
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葡萄酒壓機用於擠壓葡萄汁。
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十字槽螺絲和匹配的螺絲刀。
螺絲做一件基本的事情。它們將旋轉的力轉換為上下運動的力。這種力可以用來推動物體。
利用螺絲推動物體的機器被稱為壓機。壓機用於透過壓碎水果來提取果汁,從而製造蘋果酒或葡萄酒。印刷機也被用來製作書籍。
螺絲產生的上下力也可以用來將物體固定在一起。螺絲可以擰入金屬螺母中,上下力將兩者固定在一起。作為緊韌體的螺絲的一個主要優點是,它們可以多次拆卸和重新插入,而不會失去其有效性。它們比釘子具有更大的固定力,並且可以輕鬆拆卸和重複使用。
螺絲也可以用來提升物體。一種叫做螺旋鑽的裝置用於提升或抽取水或其他液體。當螺絲在水中旋轉時,水就被提升起來。混凝土攪拌車(卡車)卸下混凝土也是如此。
螺絲由螺絲刀的運動提供動力。它將這種旋轉力(稱為扭矩)轉換為上下力。螺絲的功率取決於螺紋之間的距離以及力施加到螺絲中心的距離。您可以透過使螺紋更靠近一起獲得更大的功率。如果螺紋緊密在一起,那麼螺絲每旋轉一圈,它移動的距離更短,但施加的力更大。對於更緊密的螺紋,您必須將螺絲旋轉更多圈才能將其擰緊。您也可以透過使用允許您在螺絲中心更遠的地方施加力的物體來獲得更大的功率。這就是為什麼用長扳手轉動螺絲或螺栓比用短扳手更容易。但使用更長的扳手也有缺點。對於更長的扳手,您必須移動扳手更遠,才能使螺絲旋轉相同的距離。
螺絲在任何人的周圍都可能很危險,尤其是兒童。螺桿的杆部有尖銳的尖端,設計用於刺穿材料,如果您不小心,它們可能會刺穿您的皮膚或您受傷的地方,造成嚴重傷害。

某些螺絲可能具有不同的形狀、尺寸等,以滿足不同的需求。一些螺紋設計用於與互補的螺紋配合,稱為內螺紋,通常是螺母的形式或在其中形成內螺紋的物體。其他螺紋設計用於在螺絲插入時在較軟的材料中切出螺旋形凹槽。大多數螺絲透過順時針旋轉來擰緊,稱為右手螺紋。左手螺紋的螺絲用於特殊情況。例如,當螺絲將受到逆時針力的作用時(這將導致右手螺紋鬆開),左手螺紋螺絲將是合適的選擇。螺紋緊韌體要麼具有錐形杆,要麼具有非錐形杆。具有錐形杆的緊韌體設計用於直接驅動到基材中,或者驅動到基材中的導向孔中。在這些緊韌體被驅動時,基材中會形成配合的螺紋。具有非錐形杆的緊韌體設計用於與螺母配合或驅動到攻絲孔中。
如果沒有螺絲,汽車等發明就不可能實現。
螺絲就像一個斜坡或斜面纏繞在杆子上,因此斜坡必須先被髮明。雖然一些螺絲是用木材製成的,但用金屬製成的螺絲更有用,因為它們可以更精確。為了製造有效的緊韌體螺絲,需要熔鍊廠來提煉礦石,以及鍛造廠來加工金屬。為了大規模生產螺絲,必須開發一種特殊的車床。