机械基础关于机械表的机械原理分析

机械表的机械原理分析

机械表的品种有普通表、日历表和自动表以及机械日历自动表，都是在机械表的基础上增加一套日历装置或自动装置。并有仅呈现日期的单日历表；也有呈现周历甚至月历的双日历和全日历表。

自动表是靠手臂运动带动表机的自动锤，使自动装置活动卷紧发条，借以带动走时。自动表也有全自动和半自动之分，全自动是表向任何方向运动都能上发条，半自动只有做单方向运动才能上发条。后者现已被淘汰，不在生产，故新的自动表都是全自动表。

机械表划分为高级手表、中级手表和低级手表三个等级。这三个等级是根据机械手表机械结构与性能特征来划分的。

a.高级手表。它采用双金属开口摆轮，或者采用合金材料制作摆轮；摆轮上的螺钉不少于16个；有17个以上的钻石元件；双层游丝，其材料温度系数极少；具有“三防”（防水、防震、防磁）性能；一昼夜走时误差在正负30至5LS；正常条件下，使用寿命达30年以上。

b.中级手表。采用合金摆轮，摆轮上螺钉在10个以上；有15个以上的钻石元件；平游丝；具有防震、防磁装置；一昼夜走时误差在正负45～60s之间，正常情况下，使用寿命在15年以上。

c.低级手表。采用铜合金作摆轮；无螺钉；钻石元件在7个以下（有的无钻石）；无“三防”，一昼夜走时误差在正负80s左右，使用寿命在2年以上。

自动手表的发条原理发条是手表机芯

原动系中最重要的零件，原动系包括：发条盒，发条盒盖，条轴和发条。和一般手上弦的手表发条结构不同，自动手表的发条没有“尾钩”，因此它也不是挂在条盒内壁上的。实际上它有一根“副发条”在发条的尾部，用电流点焊的方式把

它和整个发条连接为一整体。在自由状态下，发条呈S状，“副发条”的形变的方向和发条相反，因此它具有反涨力。“副发条”的宽度略窄于发条，但厚度比较大，大约是发条的 1.5倍，长度基本上将近能在条盒内盘一圈。

当发条被盘入条盒内时，“副发条”对条盒内壁产生一个有涨力的摩擦，当手表发条被完全盘紧时，“副发条”和条盒内壁就会产生打滑。因此自动手表发条有2个力矩指标，一个是满弦力矩，另一个是发条打滑力矩。发条打滑力矩一定要大于满弦力矩，以确保自动发条能被上满。发条打滑力矩的大小很重要，必须合适，如果过大，轻则造成手表出现“击摆”现象（所谓“击摆”是指摆轮左右摆动幅度过大，使得摆轮的冲击钉反撞到擒纵叉叉口外侧的现象），严重了的还会损坏自动上弦的齿轮。而打滑力矩过小会使手表的延续走时长度不够，容易造成停表。

手表里有二个靠弹性配合的摩擦脱离机构：一个是在分轮上，它解决手表的拨针和走时带针的不同需要；另一个自动发条。所以自动表如果用手来上发条的话，它是永远“上不满”的，一旦上弦力矩大于发条打滑力矩，那么“副发条”就会与条盒壁发生打滑脱离，“副发条”的加油十分讲究，一般是用粘稠的膏质油或者是黑色的二硫化钼，油量也要严格控制，而且，即便是在给一只完好的手表清洗加油的时候，发条盒也不应该被打开。（除了发条断的故障外）所以有很多进口手表的条盒轮上标有自润滑标识或索性做成不可拆卸式，就是不许你打开。

“副发条”打滑力矩对手表的轮系的力矩输出有比较大的影响，它会直接影响到摆幅的高低，为了稳定打滑力矩，许多手表还在条盒的内壁上做出凹槽。自动手表从理论上应该比较手上弦的准确，那是因为只要佩带着手表它的发条基本就应该是满的，但前提是人的运动量要足够。因此老年人、病弱之人，常年坐

着工作的人都不适合佩带自动手表。运动量不足的只能靠用手上弦的方式来补充发条，但要是给一只标有“AUTOMATIC”的手表用手上弦开足发条，也确实是件比较郁闷的事情。

机械表通常还可以分为下列两种：手上链及自动上链手表两种。这两款机械的动力来源皆是靠机芯内的发条为动力，带动齿轮进而推动表针，只是动力来源的方式有异。手动机械表，手上链机芯，通过转动手表的把头，将手表机芯中的主发条上满弦，经过发条完全放尽推动齿轮运转，推动指针走时。手上发条的机械表是依靠手作动力，机芯的厚度较一般自动上发条的表薄一些，相对来说手表的重量就轻。自动机械表，自动上链机芯的动力是依靠机芯内的摆陀重量带动产生，当佩带手表的手臂摇摆就会带动摆陀转动，同时带动表内主发条为手表上链，推动走时。是利用机芯的自动旋转盘左右摆动产生动力来驱动发条的，但相对来讲手表的厚度要比手上发条的表大一些。

机械表利用发条作为动力的原动机构，经过一组齿轮组成的传动机构来推动擒纵调速器工作；再由擒纵调速器反过来控制传动机构的转速；传动机构在推动擒纵调速器的同时还带动指针机构，传动机构的转速受控于擒纵调速器，所以指针能按一定的规律在表盘上指示时刻；上条拨针系是上紧发条或拨动指针的机件。

机械表机芯结构大致可以分为原动机构、传动机构、擒纵调速机构、上条拨针机构和螺钉夹板机构等几大部分。

原动机构

原动机构是提供钟表走时所需能量的动力源泉，包括发条部件、条盒轮、条盒盖和条轴等。

发条

发条属于机械表的“原动机构”，是用高弹性、高韧性的特种合金带料绕制而成，按照自由状态时的外形，可以分为螺线形发条和S形发条两种。目前手表都采用S形发条，因为它能储存更多的位能，工作时输出力矩大，而且力矩也比较平稳。

发条的内端有一个长孔，条轴勾在长孔里，以此卷紧发条。发条外钩也是由带料制成，其材料与发条一样，厚度比发条稍大一些，通常用点焊的方法焊在发条的外端上。发条外钩以其刃部钩在条盒轮的内壁上。

传动机构

传动机构是将原动机构能量传递到擒纵调速器的一组传动齿轮，它是由二轮(中心轮)、三轮(过轮)、四轮(秒轮)和擒纵轮齿轴组成，其中轮片是主动齿轮，齿

轴是从动齿轮。钟表传动系的齿形绝大部分是根据理论摆线的原理，经过修正而制作的修正摆线齿形。

手表的齿轮传动系，特别是主传动轮系，广泛采用一种所谓圆弧齿形。这种齿形是接线齿形演变而来的，因纯摆线齿形加工很难，故用圆弧来代替摆线，也叫做修正摆线齿形，能使齿轴的最少齿数为6，从而在轮片齿数不太多的条件下能取得大的传动比，这对减小机心直径、对高频手表中极为有利。传动效率比较高，一般能达到95%左右。由于手表机心尺寸小，条盒轮组件所储存的能量并不大，若能量损失太大，会直接影响手表的走时质量。对加工误差的敏感性较大。如齿形误差和中心距误差，都会引起啮合特性的改变。由于其齿形由相啮合的一对齿轮和模数所决定，因此齿数和模数不同，所使用的滚刀和铣刀也不相同。

上条拨针机构

上条拨针机构是能够上紧发条并且校对时间走时的装置。它由柄头、柄轴、立轮、离合轮、离合杆、离合杆簧、拉档、压簧、拨针轮、跨轮、时轮、分轮、大钢轮、小钢轮、棘爪、棘爪簧等组成。

上条和拨针都是通过柄头部件来实现的。上条时，立轮和离合轮处于啮合状态，当转动柄头时，离合轮带动立轮，立轮又经小钢轮和大钢轮，使条轴卷紧发条。棘爪则阻止大钢轮逆转。拨针时，拉出柄头，拉档在拉档轴上旋转并推动离合杆，使离合轮与立轮脱开，与拨针轮啮合。此时转动柄头便拨针轮通过跨轮带动时轮和分轮，达到校正时针和分针的目的。

擒纵调速机构

擒纵调速机构是依靠摆轮游丝的周期性振荡，使调速机构保持精确和规律性的持续运动，而取调速的作用并且分割时间的装置，包括摆轮、摆轴、游丝部件、双圆盘部件、擒纵轮部件和擒纵叉部件等。

组成很简单，瑞士手表零件比较少，主要由擒纵轮，擒纵叉部件（包括擒纵叉、进瓦、出瓦、叉头钉、叉轴）、双圆盘部件（双圆盘，圆盘钉）及在主夹板上的限位钉等组成。但有些手表未用限位钉，而是直接在主夹板或叉夹板铣出两凸台来限位。也有的是用擒纵叉部件上伸出的一个钉，插入主夹板上的一个孔内，以孔两壁限位。这种擒纵机构叫叉瓦式擒机构，其又分为直叉式和侧叉式两种。前者是擒纵轮轴孔、擒纵叉轴孔、摆轴孔在一条线上；后者是这三孔的联线有一定夹角。尽管两种形式上不相同，但其组成和工作原理是相同的。主要用于中、高级手表中。

摆轮游丝

摆轮游丝系是产生稳定振动频率的部分。这两部分通过传动轮系、擒纵机构有机联系起来，组成了手表机心的主干。摆轮游丝组件的振动要消耗一定的能量，