小小的機械錶構造不簡單,詳講機械錶結構(附工作原理)

2020-12-05 瘋狂機械控

【每日學機械】第173期, 機械手錶是完全依靠機械原理來完成計時工作,雖然感覺比較原始,跟不上現代科技發展的潮流,但是機械本身具有的獨特魅力是無可比擬的。

機械錶通常可分為:手動上鏈及自動上鏈手錶兩種。這兩款機械的動力來源皆是靠機芯內的發條為動力,帶動齒輪進而推動錶針,只是動力來源的方式有異。

手動上鏈的機械錶是依靠手動擰動發條作動力,機芯的厚度較一般自動上發條的表薄一些,相對來說手錶的重量就輕。而自動上鏈的手錶,是利用機芯的自動旋轉盤左右擺動產生動力來驅動發條的,但相對來講手動上鏈手錶的厚度要比自動上鏈的小一些。

機械錶的組成

機械錶由機芯和外觀部件組成。機芯包括傳動系、原動系、上條撥針系、擒縱調速系、指針系,機芯零件是由夾板以螺絲釘把它們組合在一起的;外觀部件由表殼、錶盤、錶針、錶帶等零件組成。

01 傳動系

傳動系由中心輪、過輪、秒輪、擒縱輪等組成,是將發動力傳動至擒縱輪的一組傳動齒輪,並帶動指針機構。

機械錶的傳動系統,將機械錶的原動系統與調速機構連接起來,從而成為一條完整的主傳動鏈,這一鏈條運轉的是否通暢、穩定,直接決定了機械錶機心走時精度的優劣。

02 原動系

原動系的結構是由條盒輪、條軸、發條等原件組成,是手錶工作的能源部分,是補充整個機構的阻力消耗,推動各齒輪的轉動,維持擺輪的震蕩。

機械手錶機芯內主傳動鏈條的源頭-原動系統,它的定義就是其內部存儲彈性元件發條,即存儲彈性勢能,這取決於發條的長度及厚度的彈性勢能決定著機械手錶走時時間的長短,發條在將其儲存的彈性勢能轉換為機械能後為機械手錶提供原始能量,當發條儲存的彈性勢能全部釋放出來之後,機械手錶便失去能源供應而停止運行。

03 上條撥針系

上條系由使用手錶的人通過裝在表殼外側的柄頭部件來實現手工卷緊發條的,撥針亦是同理。無論是搖板式或離合輪式的上條撥針機構,齒輪傳動是廣泛應用的傳動型式,而立輪與小鋼輪的傳動、離合輪和撥針輪的傳功又是具有特殊形式的齒輪傳動。

在機械手錶中上條傳動直接用兩個圓柱齒輪-立輪和小鋼輪傳遞作垂直相交軸間運動,在撥針傳動中,則用一個圓柱齒輪(撥針輪)和一個端面齒輪(離合輪)傳遞垂直相交軸間運動,對這兩種傳動的主要要求是工作可靠和傳動靈活,它們又取決於嚙合齒輪的相互配置情況,後者增大嚙合深度可以提高工作可靠性,即不易產生脫齧現象,嚙合過度可能使傳動不靈活甚至卡剎,故在整修或選配上條撥針機構的零部件時要側重考慮是否影響了齒輪間的正確嚙合。

04 擒縱調速系

擒縱調速系由擒縱機構和調速機構兩部分組成。調速機構是靠擺輪遊絲的周期性振蕩,使擒縱機構保持精確和規律性的持續運動,而取得調速作用的。它包括擺輪部件、遊絲部系、快慢針和活動外樁等部件。擒縱機構由擒縱輪、擒縱叉、雙圓盤等部件組成,向調速機構傳遞能量,計量振蕩次數。

05 指針系

指針機構包括時輪、分輪、跨輪部件、錶盤部件、時針、分針、秒針等零部件。分輪為主動輪,通過跨輪片、跨齒軸帶動時輪旋轉。時輪滑套在分輪管上,時輪與錶盤之間,或在時輪與日曆壓板之間裝一個元寶形的時輪簧。隨著機心傳動形式的中心輪管與分輪配合,中心輪轉動時依靠摩擦力帶動分輪跟著一起轉。偏二輪式的三輪輸出傳動形式,分輪片的彈性部分嵌在分輪的槽裡,組成分輪的部件。

機械錶的工作原理

發條是為手錶提供能量的零件,圈繞在條盒內。利用條軸上的銑方槽上緊發條。條軸的方槽是由上條機構驅動。手錶在無復上條情況下,即能走時36到50小時左右。由於發條經受明顯的應力,時常會導致斷裂。因此,當前,採用合金材料,使發條幾乎不斷裂。發條儲存一定的能量,以均勻小量地分配給振蕩器。為此,提供的能量通過輪列組,由輪列組以相同比例縮減傳輸力的同時增加圈數。該輪列組包括4隻輪和4隻齒輪,後3隻輪是鉚壓在前3隻齒輪上。

在該示意圖上,斜線表示動件之間的嚙合,而橫線則表示動件鉚接在相同軸上。第一隻輪是圓周銑齒的條盒輪。最後一隻輪是擒縱機構齒輪,擒縱輪鉚壓在該齒輪上。擒縱輪屬於分配機構及計數器。條盒輪轉一圈約6小時,在此段時間內,擒縱齒輪和擒縱輪轉約3600圈。這數字代表第一隻輪和最後一隻輪之間的旋轉頻率比。該比例始終在此數值範圍內。一般都設法使齒輪和分輪在手錶的中心,並每小時轉一圈。

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