《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)中螺紋標(biāo)準(zhǔn)的由來及思考

王紅梅??

摘要：“螺紋連接”教學(xué)中，補(bǔ)充螺紋標(biāo)準(zhǔn)化的由來及標(biāo)準(zhǔn)化帶來的影響。使學(xué)生思考：微小如螺釘，尚能影響頗大，何況人呢？故每個(gè)人都沒有理由妄自菲薄。人們享用便利，是否應(yīng)該忘記創(chuàng)造便利的前人們？教育，除了知識(shí)教學(xué)，是否該提起“感謝他人，感恩前人”？

關(guān)鍵詞：螺紋 標(biāo)準(zhǔn)化 影響 感謝

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-5349（2017）13-0156-01

一、引言

螺紋件是常用標(biāo)準(zhǔn)件之一。講螺紋連接時(shí)，問學(xué)生：“現(xiàn)在機(jī)床上一個(gè)螺母壞了，怎么辦？”“去市場買一個(gè)。”“去網(wǎng)購個(gè)，一樣型號(hào)的”。“對，很好！”再問：“如果上述事情發(fā)生在300多年前的英國，怎么辦？”“那去網(wǎng)購吧……”“不行不行”，有人反對。“去市場買個(gè)吧”……不少同學(xué)不敢說話了。確如學(xué)生所說，現(xiàn)在一個(gè)螺紋件丟失或損壞時(shí)，去實(shí)體店或網(wǎng)店買來換上就行了，大家已經(jīng)習(xí)以為常了。但是300多年前，上述做法是行不通的，因?yàn)槟菚r(shí)螺紋還沒有標(biāo)準(zhǔn)化。借此，給學(xué)生們補(bǔ)充了螺紋標(biāo)準(zhǔn)的由來。

二、螺紋標(biāo)準(zhǔn)的由來

300多年前即19世紀(jì)初之前，在英國等國家，不同廠家按自己的方式制造機(jī)器，螺紋尺寸因廠家的不同而千差萬別，不能互換，當(dāng)時(shí)這是很正常的。若一個(gè)螺紋件丟了或者破損的話，必須去找生產(chǎn)這臺(tái)機(jī)床的廠家，委托該廠加工。不同廠家的螺紋件之間沒有互換性的情況持續(xù)了一段時(shí)間，英國的一位叫約瑟夫·惠特沃斯的機(jī)械技師，認(rèn)識(shí)到當(dāng)時(shí)螺紋尺寸和形狀的加工狀況及由此帶來的不方便，大量收集了當(dāng)時(shí)常用的螺紋，并仔細(xì)分析研究了這些螺紋的尺寸和形狀，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，于1841年發(fā)表在英國土木學(xué)會(huì)的雜志上。并建議，今后生產(chǎn)的螺紋都應(yīng)該按這一尺寸標(biāo)準(zhǔn)來制作。惠特沃斯建議，螺紋的特點(diǎn)：螺紋牙的兩側(cè)面為55°；所說的牙頂和牙谷就是其高度的1/6 處倒鈍成圓形，規(guī)定了每一英寸的螺紋牙數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。該建議隨即被英國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定協(xié)會(huì)采納，定為螺紋標(biāo)準(zhǔn)。這是英制螺紋標(biāo)準(zhǔn)的由來。此后，所有機(jī)床制造業(yè)者都按其規(guī)定制造固定尺寸的螺紋，這極大地方便了廠家和用戶。

類似的情況發(fā)生在美國，1864年，美國機(jī)械技師威廉·塞拉茲發(fā)表了有關(guān)新螺紋的論文。作者收集了當(dāng)時(shí)所使用的各種型式的螺紋，進(jìn)行了研究。指出為今后機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，如果再繼續(xù)使用不同尺寸螺紋的話，是十分困難的，故必須統(tǒng)一螺紋的尺寸，確立標(biāo)準(zhǔn)螺紋的尺寸。

塞拉茲所主張的螺紋尺寸，和惠特沃斯主張的略有不同。考慮按惠特沃斯建議的螺紋頂角制成55°測量十分困難，塞拉茲將此定為60°，就比較容易測量。另外，他認(rèn)為在螺紋牙頂、牙谷附有圓角起不了多大的作用，決定把螺紋在牙頂、牙谷的八分之一處切削成平的，如此可簡化螺紋，同時(shí)也可降低加工成本。

在美國，曾就這個(gè)問題組織了一個(gè)委員會(huì)。該委員會(huì)承認(rèn)了塞拉茲螺紋的長處，并決定在美國機(jī)床業(yè)界采用塞拉茲的標(biāo)準(zhǔn)螺紋。結(jié)果，此種螺紋不僅在機(jī)床業(yè)界，而且很快在美國各種業(yè)界得到了普及。這就是米制螺紋的由來。

惠特沃斯的螺紋標(biāo)準(zhǔn)自1841年提出后，為英聯(lián)邦國家和歐洲國家接受，并被廣泛使用，1905年，頒布惠氏螺紋新標(biāo)準(zhǔn)。目前，英制管螺紋已被北美洲以外的國家所普遍接受。塞拉茲的螺紋也在美國得到了普及，其后這兩種螺紋即英制螺紋和米制螺紋的被推廣到全世界。這就是螺紋標(biāo)準(zhǔn)的由來。

三、對螺紋標(biāo)準(zhǔn)化的思考

螺紋件是最常用的零件之一，不使用螺紋件的機(jī)器很少，而且與其他零件相比，螺紋件使用的數(shù)量要大得多。螺紋件因其拆裝非常方便，是廣泛使用的原因之一。螺紋件的標(biāo)準(zhǔn)化，使螺紋件的互換性成為現(xiàn)實(shí)，大大方便了生產(chǎn)廠家、用戶等。

另一方面，螺紋件的標(biāo)準(zhǔn)化，催生了與其相關(guān)的技術(shù)和工具等。例如以量具為例，為保證螺紋件的質(zhì)量，需要測量螺紋，對于一般標(biāo)準(zhǔn)螺紋，采用螺紋環(huán)規(guī)或塞規(guī)來測量。測量螺紋中徑則需用螺紋千分尺，其他參數(shù)測量用專用量具和儀器。故由此促使人們研制相關(guān)的量具，探究螺紋的測量技術(shù)等，促進(jìn)了現(xiàn)代科技相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。就此可啟發(fā)學(xué)生思考，小小的螺紋件，其標(biāo)準(zhǔn)化帶來的影響是怎樣的？單就測量螺紋的量具、螺紋的測量技術(shù)，與此相應(yīng)的行業(yè)、大量的從業(yè)人員，這些顯而易見，誰能視而不見？還可啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想：我們的社會(huì)如同一個(gè)大機(jī)器，每個(gè)人相當(dāng)于一個(gè)個(gè)的零件。微小如螺釘，尚能影響如此！何況人呢？我們有理由妄自菲薄、自輕嗎？“天生我材必有用”？有同學(xué)畢業(yè)找不到自己滿意的工作，就怨天尤人，自暴自棄，合理嗎？若立足于社會(huì)大機(jī)器良好運(yùn)轉(zhuǎn)的目標(biāo)，能做大事就去做大事，即使做不了大事，平凡微小如螺釘，那就去做小事，不也是好事嗎？

前述已知螺紋件標(biāo)準(zhǔn)化，源于惠特沃斯、塞拉茲等人的工作。但現(xiàn)在已很少有人知道他們了（課堂上，筆者問過學(xué)生，當(dāng)時(shí)上課的學(xué)生們都不知道）。是他們提出、制定了螺紋標(biāo)準(zhǔn)，若當(dāng)初沒有他們制定螺紋標(biāo)準(zhǔn)，也不可能有螺紋件的互換性，方便人們的生產(chǎn)、維修等工作。

我們是否應(yīng)該感謝約瑟夫·惠特沃斯、塞拉茲等人呢？他們的付出為當(dāng)時(shí)、后代的人們帶來的便利誰能否認(rèn)呢？不僅是我們乃至后代的人們是否應(yīng)該牢記他們？現(xiàn)在極其便利的生產(chǎn)、生活設(shè)施，我們在享用著，不少人視為理所當(dāng)然，很少去思考其由來，更很少想到感謝為我們帶來方便的人們。這是否是一個(gè)缺失？

當(dāng)今時(shí)代，我們的教育，作為老師，除了教授知識(shí)技能，是否要重新引發(fā)學(xué)生的思考，如螺紋標(biāo)準(zhǔn)件是怎么來的，V帶是怎么來的……是否該提起“感謝他人、感謝前人”的話題？

參考文獻(xiàn)：

[1]邱宣懷，郭可謙，吳宗澤等.機(jī)械設(shè)計(jì)（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1997.

[2]（日）中山秀太郎.世界機(jī)械發(fā)展史[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986.

責(zé)任編輯：楊國棟