例如日常生活中常见的蜂窝结构,足球结构,都是由六边形的拼接而成,最终结构可以受力均匀,保持结构稳定。
我们常见的高强度螺栓都是六角,内六角或者外六角。这种结构可以均匀的受力,承受较大的力矩,在航空,汽车以及机械工业中大量的应用。
六角螺丝和螺栓的受力面都是六边形,它的六条边都相等,六个角也相等。
六边形是轴对称图形,它的对称轴,分别是3条对角线和三组对边的垂直平分线,如下图所示:
通过上面的六边图形的这6条对称轴,我们可以看出,每次只需转动60度,这个六边形就可以还原成原先的位置,所以按六边形制成的螺丝和螺栓,每次只需要拧动60度,非常适合比较狭小的空间操作。同时,六边形也具有足够的边长,可以适用于各种扳手和工具。
那么设计成更多边的,比如12边,不是转动的更小角度了吗?
没错,这样每次拧动的角度更小,但是效率更低了,重要的是,扳手和螺丝的接触面更小了,对于质量不很过关的螺丝来说,非常容易磨花,拧上几次,就成圆的了。
对于六角螺丝和螺栓,通常适用于各种直板扳手,活扳手,梅花扳手,套管扳手,通过扭矩施加对螺丝的作用力,大大降低了使用者的气力。除了以上的扳手,我们在日常生活中,比如组装家具时,常常碰到内六角的螺丝,那么一般会使用简单便捷的内六角扳手,这个对空间的要求更小,而且可以拧深孔里的螺丝,可以方便的紧固、拆卸。
这是因为长期来合理选择的结果,四角形螺母的每次扳手运动只能是90度和180度,因为要为下一次下扳手留一个正对空间,遇到狭小处不宜装配 ,给设计人员在布置螺孔位置增加难度,而六角形螺母的每次扳手运动可以是60度 120度和180度,可以组合更多比较容易找到下扳手的位置,狭小处更容易布置装配空间,所以选成六角形最合理。出现位置狭小的情况,设计人员也可釆用内六角螺丝使结构更紧凑,但多数情况下还是采用外六角的多,采购容易成本低。
另外,你注意看扳手的头和柄也有二个角度,有正反二个工位可供选择,如果空间更小的话,把扳手正反翻转着用,好像只有40度左右的空间也能拧上螺丝,另外还有套筒扳手、梅花扳手,最小拧动角度只有15度。
《十万个为什么》里说过:6边形的螺丝拧60度就可以图形还原(不知道表述清楚没)。如果空间比较狭小,只要扳手能拧动60度就能安装上螺丝,这是在拧动角度和边长相互妥协后的产物。
试想:如果是正方形,边长够长了,但是要拧90度才能图形还原,不适合小空间安装;如果是八边形或者10边形,图形还原的角度小了,但是受力的边长也小了,容易磨圆;如果是单数边长的螺丝,那么扳手的两个边不是平行的,很早时只有叉形的扳手,单数边长的扳手头是喇叭状的开口,似乎不适合发力……
另外你注意看,扳手的头和柄也有一个角度。如果空间更小的话,把扳手正反翻转着用,好像只有40度左右的空间也能拧上螺丝。
不过现在有套筒扳手、梅花扳手……最小拧动角度能有15度。
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非六角的螺丝螺母也是有的。
比如说,用在构件内侧,靠构件自身来止动的螺母,会做成四边形,这样便于利用构件最多见的直角边来固定自己。
后一种虽然是方的,但其实应该是配合专用工具使用的,类似一些套筒类的工具并不要求行程空间小,但会要求着力面积大,这样不易打滑,这样一来,四边形会比六边形好用,不易打滑。进一步异化后就会有这张图里面的齿轮形。
出于防误操作或防盗的需求,也会有更奇葩的螺栓,比如这种三角形的,只能用特定工具像开锁一样打开,一般扳手能拧四方的,却拧不了三角的,不方便正是它的卖点。苹果手机上的内五角螺丝也是出于同样的目的。
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