扭力彈簧:機械蓄力結構-中文百科頻道

應用

現代的扭力彈簧扭力杆多用彈性極好的鋼材制造，形式也有很大變化，有機械表裡面的遊絲，有玩具陀螺槍裡的動力彈簧，也有坦克、汽車裡的扭力杆。

扭力杆體積小扭力大，作為交通運輸工具的避震工具再好不過了。

設計參數

扭力彈簧（Torsion Spring）乃變體彈簧之極至，由單扭簧至雙扭簧異形扭簧，乃至各種扭杆之變形，得依設計成型。

扭簧（Torsion Spring）為所有彈簧類别中設計原理較為複雜的一種，型式的變化亦相當活潑，故設計時所涉及的理論也最為繁瑣。因此設計時亦較難掌握

扭簧之必要資料：

（1）自由長度。

（2）控制直徑：(a)外徑、(b)内徑、(c)所套管之内徑，或(d)所穿越圓杆之外徑。

（3）鋼絲尺寸“線徑”。

（4）材料（種類及等級）。

（5）扭轉力：偏轉至某一角度之磅數。

（6）最大撓度（自由位置算起之角度）。

（7）末端之形式。

請注明：材料直徑(d)，外徑(D)，扭臂長(L)，自由高度(Lo)，以及其它幾何尺寸，如導矩（T 1 T 2…… T j ）和對應和對應扭轉角度（Ψ ）

結構原理

随着甲胄的發展和工事築壘的出現，東方發展出了以獸角、筋、角、硬木、絲等材料制作的複合弓，這是一種片簧結構，綜合了多種生物材料的優點，使複合弓威力很大，國外的實驗表明，拉力小十幾倍的複合弓射出箭的能量比740磅拉力的鋼弩威力高出一倍多（這是因為鋼的蓄能率很差，不到筋角材料的十幾分之一，鋼弓本身很重，大量的能量被消耗在弓身而不是被傳遞到箭上）。不像東方，希臘缺少單兵弓弩，所謂的希臘腹弓除了曆史上一個人的口述外，沒有任何證據印證存在，而且腹弓根據Hero的描述，是羊角做的弓身，威力和東方弩不可同日而語，狄俄尼索斯的工匠們發明的弩炮首次采用扭力彈簧，即利用兩束張緊的馬鬃、皮繩或動物肌腱産生的扭力做為動力，驅動弩臂帶動弓弦抛射彈丸或箭石。

希臘人設計的弩炮帶有堅固的支架，主梁置于支架之上，其前端兩側裝有兩具扭力彈簧組，每個彈簧組帶動一隻弩臂，弩臂末端連接弓弦，弓弦正中是容納抛射物的編制網袋。

曆史

扭力彈簧的出現是從依靠弩臂彈性形變演變為利用杠杆原理的扭力彈簧産生發射力量，使得弩的威力大大增加，但是無法和複合弓弩比，因為結構過于複雜和笨重，即使是野戰用的輕型弩炮，要要兩三個人操作，如一個羅馬軍團5000人左右，裝備弩炮隻有40-50門，比例不到1%，弩炮的發射速度很慢，在野戰中并不會有太大作用，在卡萊之戰中，羅馬人對波斯人密集的弓箭束手無策，弩炮根本沒有起到任何作用。發射石彈的重型弩炮，也在由東方傳入杠杆式投石機後被迅速淘汰了。在弓材料的問題上，歐洲一直沒有解決，後來的西方的十字弓使用蓄力能力很差的鋼材，740磅拉力下卻連拉力小了十幾倍的複合弓威力的一半都達不到。所以中國弩曾經領先世界2000年，最終歐洲的鋼弩連中國弓的水平都趕不上。

羅馬的弩炮國外有人做過實驗：

”普魯士将軍Schramm在1916年複原後的希臘式巨弩。這台第二次布匿戰争時期的巨弩和公元一世紀使用的車弩相比在機構上沒有什麼不同。後者中的一部分開始使用了鐵弩架。這樣在壽命上要長很多。這台巨弩在1979年的一次試驗中将一支箭射出了285米遠"

"Schramm用他的複原品取得了很不錯的成績。他的一種三倍寬巨弩可以将27英寸(70CM)的箭射出370米。他的最大的投石車可以将1.8kg的石塊抛射到300米開外。可惜的是這兩件複原品都毀于二戰。”

可見，射70厘米的普通箭，其射程甚至無法達到東方單兵弩的水平。