《機械設計》教學中螺紋標準的由來及思考

王紅梅??

摘要：“螺紋連接”教學中，補充螺紋標準化的由來及標準化帶來的影響。使學生思考：微小如螺釘，尚能影響頗大，何況人呢？故每個人都沒有理由妄自菲薄。人們享用便利，是否應該忘記創造便利的前人們？教育，除了知識教學，是否該提起“感謝他人，感恩前人”？

關鍵詞：螺紋 標準化 影響 感謝

中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-5349（2017）13-0156-01

一、引言

螺紋件是常用標準件之一。講螺紋連接時，問學生：“現在機床上一個螺母壞了，怎么辦？”“去市場買一個。”“去網購個，一樣型號的”。“對，很好！”再問：“如果上述事情發生在300多年前的英國，怎么辦？”“那去網購吧……”“不行不行”，有人反對。“去市場買個吧”……不少同學不敢說話了。確如學生所說，現在一個螺紋件丟失或損壞時，去實體店或網店買來換上就行了，大家已經習以為常了。但是300多年前，上述做法是行不通的，因為那時螺紋還沒有標準化。借此，給學生們補充了螺紋標準的由來。

二、螺紋標準的由來

300多年前即19世紀初之前，在英國等國家，不同廠家按自己的方式制造機器，螺紋尺寸因廠家的不同而千差萬別，不能互換，當時這是很正常的。若一個螺紋件丟了或者破損的話，必須去找生產這臺機床的廠家，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了一段時間，英國的一位叫約瑟夫·惠特沃斯的機械技師，認識到當時螺紋尺寸和形狀的加工狀況及由此帶來的不方便，大量收集了當時常用的螺紋，并仔細分析研究了這些螺紋的尺寸和形狀，以此為基礎，設計了一種標準螺紋，于1841年發表在英國土木學會的雜志上。并建議，今后生產的螺紋都應該按這一尺寸標準來制作。惠特沃斯建議，螺紋的特點：螺紋牙的兩側面為55°；所說的牙頂和牙谷就是其高度的1/6 處倒鈍成圓形，規定了每一英寸的螺紋牙數的標準。該建議隨即被英國工業標準制定協會采納，定為螺紋標準。這是英制螺紋標準的由來。此后，所有機床制造業者都按其規定制造固定尺寸的螺紋，這極大地方便了廠家和用戶。

類似的情況發生在美國，1864年，美國機械技師威廉·塞拉茲發表了有關新螺紋的論文。作者收集了當時所使用的各種型式的螺紋，進行了研究。指出為今后機床工業的發展，如果再繼續使用不同尺寸螺紋的話，是十分困難的，故必須統一螺紋的尺寸，確立標準螺紋的尺寸。

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，同時也可降低加工成本。

在美國，曾就這個問題組織了一個委員會。該委員會承認了塞拉茲螺紋的長處，并決定在美國機床業界采用塞拉茲的標準螺紋。結果，此種螺紋不僅在機床業界，而且很快在美國各種業界得到了普及。這就是米制螺紋的由來。

惠特沃斯的螺紋標準自1841年提出后，為英聯邦國家和歐洲國家接受，并被廣泛使用，1905年，頒布惠氏螺紋新標準。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。這就是螺紋標準的由來。

三、對螺紋標準化的思考

螺紋件是最常用的零件之一，不使用螺紋件的機器很少，而且與其他零件相比，螺紋件使用的數量要大得多。螺紋件因其拆裝非常方便，是廣泛使用的原因之一。螺紋件的標準化，使螺紋件的互換性成為現實，大大方便了生產廠家、用戶等。

另一方面，螺紋件的標準化，催生了與其相關的技術和工具等。例如以量具為例，為保證螺紋件的質量，需要測量螺紋，對于一般標準螺紋，采用螺紋環規或塞規來測量。測量螺紋中徑則需用螺紋千分尺，其他參數測量用專用量具和儀器。故由此促使人們研制相關的量具，探究螺紋的測量技術等，促進了現代科技相關行業的發展。就此可啟發學生思考，小小的螺紋件，其標準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，與此相應的行業、大量的從業人員，這些顯而易見，誰能視而不見？還可啟發學生聯想：我們的社會如同一個大機器，每個人相當于一個個的零件。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”？有同學畢業找不到自己滿意的工作，就怨天尤人，自暴自棄，合理嗎？若立足于社會大機器良好運轉的目標，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？

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

我們是否應該感謝約瑟夫·惠特沃斯、塞拉茲等人呢？他們的付出為當時、后代的人們帶來的便利誰能否認呢？不僅是我們乃至后代的人們是否應該牢記他們？現在極其便利的生產、生活設施，我們在享用著，不少人視為理所當然，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。這是否是一個缺失？

當今時代，我們的教育，作為老師，除了教授知識技能，是否要重新引發學生的思考，如螺紋標準件是怎么來的，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：

[1]邱宣懷，郭可謙，吳宗澤等.機械設計（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1997.

[2]（日）中山秀太郎.世界機械發展史[M].北京：機械工業出版社，1986.

責任編輯：楊國棟