扭簧

概念定義

扭簧，全稱扭力彈簧，亦稱扭轉彈簧，英文係 torsion spring。佢係一種利用彈性材料扭曲同旋轉去蓄力嘅機械結構，主要透過扭轉變形儲存作用力，再按照機械裝置嘅設計需要釋放。扭簧可以用作控制機械運動、吸收振動能量、儲存及輸出動力，亦可以作為測力元件。

扭簧以彈性材料承受扭轉作用，並按槓桿原理釋放已儲存嘅力。實際輸出會受到材料直徑、彈簧外徑、扭力臂長度等幾何條件影響，因此設計時要配合安裝空間、連接方式同機械所需嘅扭轉作用。喺機械式張緊輪入面，扭簧嘅預緊力會提供初始張緊力，令張緊機構喺投入運作之前已經具備所需嘅作用力。

現代扭力彈簧可以採用高彈性鋼材製造，並按用途形成唔同結構。設計工作涉及材料直徑、外徑同扭力臂長度等參數，製造時可使用萬能彈簧機等設備進行加工。

扭簧成形方式包括冷成形同熱成形。冷成形可以一次自動化完成，適用於線徑 0.3 至 14 mm 嘅鋼絲；大線徑彈簧卷簧機嘅最大規格可達線徑 20 mm。熱成形則主要使用 CNC 兩軸熱卷簧機。兩種方法均以形成指定幾何結構為目的，實際採用方式會同材料及線徑規格相關。

扭簧有多種形態及用途，包括機械表游絲、玩具陀螺槍動力簧、閥門彈簧、緩衝裝置，以及交通運輸工具所用嘅車輛扭力桿。車輛扭力桿具有體積小、扭力大嘅特點，可應用於交通運輸工具嘅避震系統；機械式張緊輪則利用扭簧預緊力建立初始張緊力。呢啲應用分別運用扭轉結構去控制運動、吸收振動或者輸出已儲存嘅力。

扭簧嘅歷史可追溯至希臘帝國時期，約公元前 4 世紀已出現以搓成嘅腱繩或毛繩拉緊而成嘅扭簧，用於加強石弩同拋石機。其後，扭簧由早期弩炮等蓄力裝置，逐步發展成以高彈性鋼材製造、可由專用設備精密成形嘅機械零件，並衍生至鐘表、玩具、閥門、緩衝裝置同車輛系統等用途。