彈簧材料應用

2018-12-15 8:49:23

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大多數材料都有不同程度的彈性，如果將其彎曲，便會以很大的力量恢復其原形。在人類歷史上，一定很早就注意到樹苗和幼樹的樹枝有很大的撓性，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；一旦松開張力，這根棍或桿就會往回彈。他們就用這種辦法來捕捉飛禽走獸。實際上，弓就是按這種方式利用幼樹彈性的彈簧；先向后拉弓，然后撒手，讓其回彈。中世紀時，這種想法開始出現在機械上，如紡織機、車床、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，這時用繩索固定在機械上的一根桿彈回，產生往復運動。

彈性材料的抗扭性不亞于它的抗撓性。希臘帝國時期（大概是公元前4世紀）發明了用搓成的腱繩或毛繩拉緊的扭簧，用以代替簡單的彈簧來加強石弩和拋石機的威力。這時人們開始認識到，金屬比木頭、角質或任何這類有機物質的彈性更大。菲洛（其寫作年代約為公元前200年）把它作為一項新發現來進行介紹。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，他們進行了許多實驗。結果他的師傅克特西比發明了拋石機，拋石機的彈簧是用彎曲的青銅板作成的——實際上是最早的片簧；菲洛本人又進一步改進了這些拋石機。富有創造性的克特西比在發明這種拋石機后，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更大。據伯魯涅列斯基的小傳記載，他制作過一口鬧鐘，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年左右肯定已開始使用了，但基本上是皇室的奢侈品，大約又過了1個世紀，帶彈簧的鐘表才成為中產階級人士的標志。

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