机械表原理

2013-08-02  传道者

说到机械表,很多购买过的朋友都会知道,机械表有半自动与全自动两种,机械表动力来源是外部手工上发条,或者全自动机械表是通过振臂甩动手腕带动表中的偏心块旋转上发条,最终卷曲的发条的弹性势能转化为齿轮的动能,进行工作的,各齿轮间的传动比配置好,达到秒针的每秒一跳(即秒针的轴每分钟一转),分针、时针原理也一样,最终完成计时功能。下面来和朋友说一下机械表的原理与组成吧。

机械表的组成

机械表由机芯和外观部件组成。机芯包括传动系、原动系、上条拨针系、擒纵调速系、指针系,机芯零件是由夹板以螺丝钉把它们组合在一起的;外观部件由表壳、表盘、表针、表带等零件组成钟表的运转是利用杠杆原理,就好像荡秋千般的来回重复,最基本的运作顺序是由发条中心轮第三轮第四轮擒纵轮马仔摆轮,然后摆轮的反作用力将马仔弹回原位的一种简谐运动。

             

                                    图1、机械手表结构

机械手表原理

上条、拨针机构主要作用是将外力传递给原动机构,发条上紧,产生位能,使机械手表的转动有了动力。
原动机构原动机构主要由发条、条盒轮、条盒盖,发条是储存力矩的弹性元件,带动摆轮不断摆动。

传动机构是由一些齿轮轴和齿轮片组成,将原动机构的力矩传动给擒纵调速机构,带动指针位移转动。
擒纵调速机构利用擒纵轮齿与叉瓦的擒纵动作,将发条力矩传递给调速组件,是发条力矩等速地放松。
指针由秒针、分针、时针组成计时。
以上五部分机构共同组成机械手表的工作原理。

                        

                                     图2、机械表机芯

结语:当您听到手表〝滴答〞〝滴答〞作响宛如节拍器不停地摆动时,字盘上的秒针也随着节奏转动,让我们立刻感受到时光的不断飞逝。造成这个节奏般的声响是由于摆轮受力反作用至马仔所产生的声音。摆轮系统是由合金制成并以游丝造成反作用力藉由推动宝石弹回马仔,一个完美的摆轮通常是以225度至270度的摆幅不停摆动,让时间永远生生不息。以上就是小编所给大家讲到的关于机械表的原理了,以上所说仅供朋友们参考。


自动机械表是手动机械表的一种改良,在表里加入了一个摆陀;当在配戴时,表内的摆陀可因手腕的活动而 ETA 2840 自动机芯旋转,而达到上发条的效果。一般的自动机械表仍保留手动上发条的功能,换言之仍可以转动表冠来上发条,只有一些较为便宜的自动机械机芯,例如精工的 7S26、7S36及 ETA 的 2842,才会省略此功能。而且由于手腕的活动会为手表持续上发条,因此自动机械表都有防止发条过紧的功能,以避免发条损坏。但自动机械表的出现,并没有完全取代手动机械表,只是现在自动机械表的产品较手动机械表为多。
  近年来自动机械表,有着不少的改良,例如精工推的 Kinetic 人动电能手表,其原理仍是以手腕的活动导致摆陀旋转而产生电力。

机械表应是分全自动机械表,半自动机械表,机械表三种

  全自动机械表不用电池,但要有发条的,和普通机械表唯一不同的是全自动机械表内没有人工上紧发条的手柄,而是在表内设置一个围绕发条齿轮的可转动的重锤,当人的手在运动的时候,重锤就做小幅度的圆周运动,带动发条齿轮,将发条上满,当发条紧到一定程度时,重锤仍在动,发条上满后齿轮不空转,不再给发条上劲

  全自动机械表和半自动机械表之分是全自动机械表的重锤双向做功,半自动机械表是单向做功.


自动手表是在普通机械手表的基础上,增加了一部分自动机构装置,通过戴表人在日常生活中手臂运动的作用自动上发条。表盘上印有"AUTOMATIC"字样,为自动表。

在自动机构中,由重锤(自动摆陀)摆动,通过自动上条轮系和原动系相联而实现自动上条这一特殊功能。

约在1920年在英国,制表匠约翰霍华发明制造出了现代自动手表的原形,它为自动手表业的发展奠定了基础。但是他并不是制造自动手表的第一人。早在1770年曾有瑞士人,路易伯勒雷制作出最早的自动挂表。由于手工制作,数量极少,在旧货市场上难以见到。因为它是现代自动手表的前身和发源地。由此瑞士的制表业也因此名气大作。

1、自动手表的驱动件自重锤(即自动摆陀),通过一组自动轮系为自动上条的传动系,经手臂摆动自动上发条。由于自动手表所采用的重锤和自动上条系的工作状态不同,可将自动手表的结构区分为以下四种类型:
(1) 摆动式单向上条;
(2) 摆动式双向上条;
(3) 旋转式单向上条动,
(4)旋转式双向上条;
摆动式自动重锤只能在表机中作120°左右的摆动,为半自动。旋转式自动重锤在表机中能做360°旋转运,称全自动。

2、在早期的自动手表中也曾生产过自动重锤在表心上两条凹槽内作直线往复运动,这种自动机构称抽斗自动;因其上条效果差,早被淘汰。但也因其产量有限,很具收藏价值。

3、部分自动手表在表盘上有一指针,显示自动上条的存量,可以判断对自动上条的可靠性。由于机构复杂,需要有14个零件组成,所以采用这类机构的自动手表不多。


手表的结构和类型

一、普通机械手表的结构
普通机械手表仅以时、分、秒的计测为基本功能,它的基本结构原理如图所示。
1、原动系的结构是由条盒轮、条轴、发条等原件组成,是手表工作的能源部分,是补充整个机构的阻力消耗,推动各齿轮的转动,维持摆轮的震荡。
2、传动系由中心轮、过轮、秒轮、擒纵轮等组成,是将发动力传动至擒纵轮的一组传动齿轮,并带动指针机构。
3、擒纵调速系由擒纵机构和调速机构两部分组成。调速机构是靠摆轮游丝的周期性振荡,使擒纵机构保持精确和规律性的持续运动,而取得调速作用的。它包括摆轮部件、游丝部系、快慢针和活动外桩等部件。擒纵机构由擒纵轮、擒纵叉、双圆盘等部件组成,向调速机构传递能量,计量振荡次数。
4、指针机构是通过传动系带动指针系统显示时间。
5、上条拨针系:
(1)上条:使原动系中的发条卷紧;
(2)拨针:拨动时、分针,校正手表所需指示的时间;上条和拨针是通过表壳外侧的上条柄来完成的。

1. 手表机芯后盖平面图1
2. 手表机芯后盖平面图2
3. 上条拨针图解
4. 走时图解
5. 摆轮
6. 擒纵轮
7. 条盒轮
8. 动力系统
9. 钉

二、 自动手表的结构和类型
自动手表是在普通机械手表的基础上,增加了一部分自动机构装置,通过戴表人在日常生活中手臂运动的作用自动上发条。表盘上印有"AUTOMATIC"字样,为自动表。
在自动机构中,由重锤(自动摆陀)摆动,通过自动上条轮系和原动系相联而实现自动上条这一特殊功能。
约在1920年在英国,制表匠约翰霍华发明制造出了现代自动手表的原形,它为自动手表业的发展奠定了基础。但是他并不是制造自动手表的第一人。早在1770年曾有瑞士人,路易伯勒雷制作出最早的自动挂表。由于手工制作,数量极少,在旧货市场上难以见到。因为它是现代自动手表的前身和发源地。由此瑞士的制表业也因此名气大作。
1、自动手表的驱动件自重锤(即自动摆陀),通过一组自动轮系为自动上条的传动系,经手臂摆动自动上发条。

补充:

 陀飞轮是钟表大师宝玑发明的一种调速装置。法文Tourbillon有“漩涡”之意,陀飞轮是音译与意译相结合。

陀飞轮手表1陀飞轮手表1


       宝玑发明陀飞轮,是为了校正地心引力造成的机件误差。机械式时计之所以能按一 定的节奏循规蹈矩地走时,全靠擒纵装置的精确控制。

陀飞轮手表2陀飞轮手表2


        如果擒纵调整机构本身的动作不准确,时计便随之失准。造成擒纵装置动作不准确的罪魁祸首是地心引力。调速装置中的摆轮是利用游丝的弹性来完成摆轮运动的。

        由于游丝总是以一定方向卷动,所以时计的放置位置姿势(上下左右的位置)变化时,这一部分所受到的重力作用也会使轴承的摩擦力发生变化。于是便产生了一种称为“位置差”的精度误差。

陀飞轮手表3陀飞轮手表3


       例如,将手表放置在平面上是,就和戴在手腕上经常摆动时不同,产生了或快或 慢的差异。

       十七世纪末,人们对钟表精度的要求显著提高,再无法容忍这样的“位置差”。于是,宝玑便挖空心思,寻求解决的绝招。他想:擒纵装置之所以受重力的影响,是 因为它的机件处于固定的运动状态,如果使这一部分的位置不断地改变,方位不同会导致绝大多数情形下抵消重力的作用。根据这一构思,宝玑想出了一个巧夺天工的办法。他把这个擒纵调速系统安装在一个框架(Carriage)中。这框架以一定的速度不断地打转。

陀飞轮手表4陀飞轮手表4


       当摆轮在某一位置受到某一方向的重力影响时,到另一 位置将会受到另一方向的重力影响,框架不断地转动,摆轮的位置也随之改变,从而接受各种方向的影响;换言之,在宏观上,各种方向的影响将相互抵消,等于没有影响。 即使在当今的手表上,陀飞轮也属于机械式复杂时计的豪华配备。它代表了最高水准的技术,因此,能生产这种时计的厂家并不多。


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