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彈簧材料的應用


彈簧材料的應用
大多數材料都有差不多程度的彈性,假如將其彎曲,便會以很大的能量恢復其原形。在人類歷史上,必然很早就留意到樹苗和幼樹的樹枝有很大的撓性,因為許多原始知识操作這一特点,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,弓就是按這種办法操作幼樹彈性的彈簧;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壓于它的抗撓性。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,引发了他的亞歷山大城的前輩的留意。為了弄明白劍為什么有彈性,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—一它操作汽缸內空氣在受壓的情況下產生的彈性工作。
在很久从今往后人們才想到:假如壓縮一根螺旋桿,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,他制造過一口鬧鐘,其中使用了若干代彈簧。有人指出,在附有一些奇异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。這類彈簧也应用現代的捕鼠器。帶圈簧 (品质壓縮而不是垂直壓縮的彈簧)的鐘表,在1460年摆布必定已開始使用了,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。
制造彈簧的主要材料有:優質碳素鋼、合金鋼、有色金屬合金等。
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