作为最重要和最基本的机械设备之一，螺钉在我们日常生活中的使用非常频繁。从制造玩具到装配汽车零件，这台简单的机器对于不同的材料是最好的固定介质。有关此主题的更多信息，请阅读本篇文章。

一、快速事实

年，最大的螺钉或螺栓之一在苏格兰由Penrith工程工厂制造。这些机器的长度和直径分别约为24英尺和4英尺。这些螺钉是由一种叫做铱的非常坚固的元素制成的，油轮使用这种装置相互连接。

螺杆是六台简单机械中的一台，其余五台是杠杆、轮轴、滑轮、斜面和楔形。它是世界上最常用的设备之一。螺丝钉看起来像一根薄金属棒，顶部有一个转动的头，沿着它的长度有沟槽。按照惯例，它被定义为具有螺旋面的机械装置，能够将扭矩转换为线性力，反之亦然。

形成螺纹的倾斜面完全绕在螺旋轴上，因此，固定不同的物体变得更容易，因为以旋转的形式将其向下推比按垂直方向用力推钉所需的努力要小。此外，钉子在使用时有弯曲的倾向，而螺钉不会弯曲，因为力沿整个轴均匀地分布。这是为什么使用螺钉比钉子更受欢迎的几个原因，以及为什么后者正在慢慢地被淘汰。

最初使用的设计是阿基米德螺丝，它是从阿基米德自己发展而来的。主要用于从井、河、湖等地取水。这螺丝有一个较长的长度之间的螺纹和手动操作。当水被拉到巴比伦的空中花园时，就可以看到这个装置的显著用途。几个世纪以来，地中海地区也采用了同样的设计，用于灌溉过程，并为石油和酒厂提供便利。阿基米德螺丝钉至今仍用于许多机械操作。它在传送带螺旋装置中有着广泛的应用，特别是在食品加工业中。

主要用作紧固件的现代螺杆的创新与机床的发展密切相关。在现代设备大规模生产之前，销钉和销螺栓被广泛用作紧固件。现代螺丝的实际发展始于英国仪器制造商杰西·拉姆斯登(JesseRamsden)在17世纪完善了一种名为“螺旋车床”的设备。这台车床在年被大卫·威尔金森进一步改进并获得专利。在随后的几十年中，螺纹紧固件和螺钉在力学中的重要性大大提高，从而导致了螺纹形式的标准化。标准化进程仍在进行中，也导致了ISO米制螺纹和统一螺纹标准的发展。分别于19世纪40年代和19世纪70年代发展起来的“转塔车床”和“螺旋机”，极大地促进了螺丝的批量生产。在现代设计演变过程中发展起来的一些重要的此类装置是罗伯逊螺丝钉(年由P.L.Robertson开发)，以及Hex插座和菲利普斯头螺钉(由亨利F.菲利普斯开发)。

二、工作原理及解释

螺丝钉上的螺旋斜面被称为螺旋面。螺钉的结构、空间、尺寸和材料决定了它的强度。这种强度也被称为机械优势。螺丝钉的转动头是一种装置或设施，可以施加螺丝起子的力，产生扭矩。当在螺旋头上施加力时，将力转移到螺纹上，进而开始向下推进。当一个人开始从固定的材料上拆卸螺丝时，就会发生完全相反的运动。在一次旋转中，一条直线上的螺钉所覆盖的距离称为铅，而两个连续的倾斜面之间的测量称为投球。这种简单机器的机械优势(MA)是由引线的程度控制的；较少的距离覆盖意味着更多的MA，反之亦然。根据螺钉的方向，它们被区分为两种类型：右手(螺旋螺纹顺时针方向运动)和左手(螺纹逆时针方向运动)。前者最常用于多种用途，后者仅用于特定目的(例如，左侧自行车踏板和很少类型的灯泡)。如果螺距较小，则螺丝钉对其插入的材料施加更大的力。另外，如果螺纹的倾斜度增加，则输入力也会增加。

在每次旋转时，螺杆周长与其所覆盖的距离之比称为理想机械优势(IMA)。这一比率为：IMA=螺旋轴覆盖的螺纹头围/距离。如果头部的周长为2π，其中是头部表面的半径，是螺钉在一次旋转时推进的距离，则IMA可表示为：IMA=2π/。实际的机械优势(AMA)是在转动螺钉头时所施加的力与装置对材料施加的力的比率，而该材料将被插入其中。因此，这种机械优势可表现为：输入力/输出力。螺钉在钉子上的一个惊人的优点是，它可以自动锁定在材料中，在那里它被插入。这是由于斜面产生额外的摩擦，当它旋转和固定在内部部分。

三、现代应用

虽然最新的设计是在很短的时间内开发出来的，但螺钉传递扭矩的能力使它成为一个非常有效的工具。它还取代铆钉和紧固销在机械行业，因为它的操作方便和实用。这种简单的机器用于机械，其中权力从一个部分转移到另一个部分。该装置的一个很好的应用是关于千分表，这是用于数学和物理精确测量。传送带，螺旋桨，钻机，直升机叶片等，是一些突出的例子，在我们的日常生活中可以看到螺丝的使用。螺丝钉的概念也是在建筑意义上使用的，就像建筑的螺旋楼梯；爬上螺丝钉的人的动作和普通的螺丝钉是一样的。

这种简单的机器可以处理大约五倍的保持强度，相比于同一强度的钉子。螺丝钉仍在经历许多变化，并在不断演变。由于其基本的物理原理，它被认为是六种简单机械的成员之一，并已成为现代力学不可缺少的一部分。