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彈簧材料應用
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【摘要】:
大多數材料都有不同程度的彈性,如果將其彎曲,便會(huì )以很大的力量恢復其原形。在人類(lèi)歷史上,一定很早就注意到樹(shù)苗和幼樹(shù)的樹(shù)枝有很大的撓性,因為許多原始文化利用這一特性,在特制的門(mén)后或籠子后楔上一根棍,或者用活結套在一根桿上向下拉;一旦松開(kāi)張力,這根棍或桿就會(huì )往回彈。他們就用這種辦法來(lái)捕捉飛禽走獸。實(shí)際上,弓就是按這種方式利用幼樹(shù)彈性的彈簧;先向后拉弓,然后撒手,讓其回彈。中世紀時(shí),這種想法開(kāi)始出現在機械上,如紡織機、車(chē)床、鉆機、磨面機和鋸。操作者用手或腳踏板給出下壓沖程,將工作機械往下拉,這時(shí)用繩索固定在機械上的一根桿彈回,產(chǎn)生往復運動(dòng)。
彈性材料的抗扭性不亞于它的抗撓性。希臘帝國時(shí)期 (大概是公元前4世紀)發(fā)明了用搓成的腱繩或毛繩拉緊的扭簧,用以代替簡(jiǎn)單的彈簧來(lái)加強石弩和拋石機的威力。這時(shí)人們開(kāi)始認識到,金屬比木頭、角質(zhì)或任何這類(lèi)有機物質(zhì)的彈性更大。菲洛 (其寫(xiě)作年代約為公元前200年)把它作為一項新發(fā)現來(lái)進(jìn)行介紹。他估計讀者是難以置信的。凱爾特人和西班牙人的劍的彈性,引起了他的亞歷山大城的前輩的注意。為了弄清楚劍為什么有彈性,他們進(jìn)行了許多實(shí)驗。結果他的師傅克特西比發(fā)明了拋石機,拋石機的彈簧是用彎曲的青銅板作成的——實(shí)際上是最早的片簧;菲洛本人又進(jìn)一步改進(jìn)了這些拋石機。富有創(chuàng )造性的克特西比在發(fā)明這種拋石機后,又想出了另一種拋石機—一它利用汽缸內空氣在受壓的情況下產(chǎn)生的彈性工作。
在很久以后人們才想到:如果壓縮一根螺旋桿,而不是彎曲一根直桿,那么金屬彈簧儲存的能量就會(huì )更大。據伯魯涅列斯基的小傳記載,他制作過(guò)一口鬧鐘,其中使用了若干代彈簧。有人指出,在附有一些奇特的螺旋彈簧鐘表圖的15世紀末葉的一本機械手冊中有這架鬧鐘的圖樣。這類(lèi)彈簧也用于現代的捕鼠器。帶圈簧 (水平壓縮而不是垂直壓縮的彈簧)的鐘表,在1460年左右肯定已開(kāi)始使用了,但基本上是皇室的奢侈品,大約又過(guò)了1個(gè)世紀,帶彈簧的鐘表才成為中產(chǎn)階級人士的標志。
無(wú)
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