螺旋 (简单机械)

螺杆是一种将旋转运动转化为直线运动，将扭矩（旋转力）转化为直线力的机构。 它是六种经典简单机械之一。 最常见的形式包括一个圆柱形轴，其外部环绕着称为螺纹的螺旋槽或脊。 螺钉穿过另一个物体或介质中的孔，孔内侧的螺纹与螺钉的螺纹啮合。 当螺杆的轴相对于固定螺纹旋转时，螺杆相对于周围介质沿其轴线运动； 例如旋转木螺钉迫使它进入木头。 在螺杆机构中，螺杆轴可以通过固定物体上的螺纹孔旋转，或者螺母等螺纹轴环可以围绕固定螺杆轴旋转。 在几何上，螺钉可以看作是一个缠绕在圆柱体上的窄斜面。

像其他简单机械一样，螺钉可以放大力； 轴上的小旋转力（扭矩）可以对负载施加大的轴向力。 螺距（螺杆螺纹之间的距离）越小，机械优势（输出力与输入力之比）越大。 螺钉广泛用于将物体固定在一起的螺纹紧固件，以及容器的螺旋盖、虎钳、螺旋千斤顶和螺旋压力机等设备。

其他使用相同原理的机构，也称为螺钉，不一定有轴或螺纹。 例如，开瓶器是带有尖头的螺旋形杆，阿基米德螺旋是使用旋转螺旋室将水向上移动的水泵。 所有螺钉的共同原理是旋转的螺旋线可以引起直线运动。

螺丝是最后发明的简单机械之一。

记录表明，水螺杆或螺杆泵最早在古埃及使用，时间早于希腊哲学家阿基米德在公元前 234 年左右描述阿基米德螺杆水泵。 阿基米德最早将螺杆作为机器进行了理论研究，被认为是在古希腊引入了螺杆。 到公元前一世纪，螺杆以螺旋压力机和阿基米德螺杆的形式使用。

希腊哲学家将螺丝钉定义为简单机械之一，可以计算出它的（理想）机械优势。 例如，亚历山大港的赫伦 (公元 52 年) 将螺钉列为可以使负载运动的五种机制之一，将其定义为缠绕在圆柱体上的倾斜平面，并描述了它的制造和用途，包括描述了用于 切割内螺纹。

因为它们复杂的螺旋形状必须用手费力地切割，所以在古代世界，螺丝只用作少数机器的连杆。 螺丝紧固件直到 15 世纪才开始用于钟表，当时开发了螺丝切削车床。 大约在这个时候，当螺旋钻和钻头的图像开始出现在欧洲绘画中时，螺丝显然也被应用于钻孔和移动材料（除了水）。

螺纹的细度或粗度由两个密切相关的量定义：

• 导程定义为螺杆在轴的一整圈 (360°) 中行进的轴向距离（平行于螺杆的轴线）。 导程决定了螺杆的机械优势； 引线越小，机械优势越高。
• 螺距定义为相邻螺纹牙顶之间的轴向距离。

在大多数螺钉中，称为单头螺钉，它们周围缠绕着一个螺旋螺纹，导程和螺距相等。 它们仅在多个启动螺钉上有所不同，这些螺钉具有多个相互缠绕的螺纹。 在这些螺钉中，导程等于螺距乘以螺距数。 当需要对给定旋转进行大的线性运动时，使用多头螺钉，例如瓶子和圆珠笔上的螺旋盖。

螺丝的螺纹可以在两个可能的方向上扭转，这被称为旋向性。 大多数螺纹的方向是这样的，当从上面看时，顺时针方向旋转时，螺纹轴会远离观察者（拧紧螺钉）。 这被称为右手 (RH) 螺纹，因为它遵循右手抓握规则：当右手的手指沿旋转方向卷曲在轴上时，拇指将指向轴的运动方向 轴。 方向相反的螺纹称为左旋 (LH)。