螺旋(詞語)

螺旋(詞語)

1.像螺螄殼紋理的曲線形。螺旋是一種像螺線及螺絲的扭紋曲線,為一種在生物學上常見的形狀,例如在DNA及多種蛋白質均可發現這種結構。螺旋分為左旋和右旋。從螺旋中心沿軸線望去,如果螺旋由近至遠為逆時針方向,便是左旋,相反則是右旋。大部份螺絲的螺旋是右旋,但在生物結構上左旋和右旋均常見。判斷左旋右旋可以用手比對:握拳豎起的大拇指指向軸線方向,假想螺旋是沿著四指方向環繞軸線的,若螺旋延伸的方向和左手大拇指一致則螺旋為左手螺旋,反之為右手螺旋

2.簡單機械,是斜面的變形。圓柱體表面有像螺螄殼上的螺紋叫做陽螺旋,在物體孔眼裡的螺紋叫做陰螺旋。陰陽兩組螺旋配合起來,旋轉其中一個就可以使兩者沿螺旋移動,螺紋愈密,螺旋直徑愈大愈省力。螺旋在機械上套用極廣,如螺釘、螺栓、壓榨機千斤頂等。

3.是螺旋輸送機的基本零件,由螺旋軸和焊接在軸上的螺旋葉片組成。螺旋軸一般採用50~100mm直徑無縫鋼管制造;螺旋葉片常用3~6mm厚的鋼板按螺距製成單節,然後焊接起來。

基本介紹

  • 中文名:螺旋
  • 外文名:spiral 
  • 形狀:像螺螄殼紋理的曲線形
  • 用途:緊固、傳力及傳動
  • 套用:建築
性質,螺旋結構與套用,

性質

根據功的原理,在動力F作用下將螺桿旋轉一周,F對螺旋做的功為F2πL。螺旋轉一周,重物被舉高一個螺距(即兩螺紋間豎直距離),螺旋對重物做的功是Gh。依據功的原理得F=(h/2πL)/G。因為螺距h總比2πL小得多,若在螺旋把手上施加一個很小的力,就能將重物舉起。螺旋因摩擦力的緣故,效率很低。即使如此,其力比G/F仍很高,距離比由2πL/h確定。螺旋的用途一般可分緊固、傳力及傳動三類。
螺旋螺旋

螺旋結構與套用

螺旋結構是自然界最普遍的一種形狀,DNA以及許多其它在生物細胞中發現的微型結構都採用了這種構造。然而,為何大自然對這種結構如此偏愛呢?美國賓夕法尼亞州的物理學家認為,他們找到了這一問題的數學答案。他們的研究成果發表在近期的《科學》雜誌上。
“為何螺旋結構是現在這個樣子?過去的回答是——由分子之間的引力決定的。但這只能回答螺旋結構是如何形成的,而不能回答為什麼它們是那種形狀。”賓州大學的天文和物理學系教授蘭德爾·卡緬指出,“從本質上來看,螺旋結構是在一個擁擠的空間,例如一個細胞里,聚成一個非常長的分子的較佳方式,譬如DNA。”
對數螺旋對數螺旋
在細胞的稠密環境中,長分子鏈經常採用規則的螺旋狀構造。這不僅讓信息能夠緊密地結合其中,而且能夠形成一個表面,允許其它微粒在一定的間隔處與它相結合。例如,DNA的雙螺旋結構允許進行DNA轉錄和修復。
為了顯示空間對螺旋形成的重要性,卡緬建立了一個模型,把一個能隨意變形、但不會斷裂的管子浸入由硬的球體組成的混合物中,就好比是一個存在於十分擁擠的細胞空間中的一個分子。通過觀測,他們發現對於這種短小易變形的管子而言,Ц形結構的形成所需的能量最小,空間也最少。而螺旋當中的Ц形結構,在幾何學上最近似於在自然界的螺旋中找到的該種結構。
DNA雙螺旋結構DNA雙螺旋結構
“ 看來,分子中的螺旋結構是自然界能夠最佳地使用手中材料的一個例子。DNA由於受到細胞內的空間局限而採用雙螺旋結構,就像是由於公寓空間局限而採用螺旋梯的設計一樣。”卡緬指出。
在圓柱體的側表面上刻出螺旋形溝槽的機械。也可把螺旋看成是斜面繞在圓柱體上而構成,因此,螺旋套用了斜面原理。螺旋的特點是能把轉動變成平動或者相反。在古代,人們就套用螺旋。阿基米德就發明了用螺旋從尼羅河中向上提水,就是用了著名的阿基米德螺旋(圖1)。
螺旋可用於傳動和鎖緊。實際使用的螺旋有方形、三角形、梯形、鋸齒形等各種不同形狀的螺紋(圖2),各有不同用途,作為傳動用的螺旋多為方形螺紋。從圖3的螺旋和螺母中可以得出螺旋的機械效率:
,
螺旋螺旋
式中W 為螺母所受的軸向力的值;h為螺旋的導程;M為螺母所受的力矩值;α為螺旋的導角;嗘為螺紋和螺母間的摩擦角。
如利用螺旋來鎖緊物體則要求α≤0, 這稱為螺旋自鎖條件。常用螺旋千斤頂(圖4)來推舉重物,這就要求螺旋滿足自鎖條件。
螺旋在機器和結構中得到廣泛的套用,工具機的絲槓用螺旋來傳動,機器和結構上的各種螺釘和螺栓則用螺旋來鎖緊。此外,螺旋送料機、螺旋推進器等也是螺旋在其他方面的套用。

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