上期我們介紹了械表的發(fā)條、齒、擒縱機(jī)構(gòu)和擺組，本期我們繼介紹機(jī)械表的機(jī)。夾板我們先從夾板開始，它構(gòu)了機(jī)芯的主體：意看，主夾板有多不同的開口 —— 我們將在本節(jié)利用它們安裝之搭好的部件。圖的粉色部分也是寶石（與上期介的擒縱叉頂端的仔石和擺輪的車一樣）。它們作軸承，使各部件軸可以旋轉(zhuǎn)起來讓我們近距離地看它：寶石里面一個(gè)小腔。為了一步減少旋轉(zhuǎn)部的能量損失，腔涂有少量的特殊滑油。潤滑油會(huì)在寶石和在寶石內(nèi)旋轉(zhuǎn)的軸上，進(jìn)一步減少摩擦延長手表單次上條后的運(yùn)行時(shí)間同時(shí)減少精密機(jī)部件間的磨損。兩個(gè)我們要安裝主夾板上的零件擒縱輪和擒縱叉安裝好這兩個(gè)零后，我們?cè)儆们?夾板蓋住擒縱叉夾板固定住擒縱轉(zhuǎn)軸的另一端，通過兩個(gè)螺絲釘定在主夾板上：意看，這個(gè)擒縱的擺動(dòng)被擒縱夾中央的兩個(gè)凸起形狀限制住了：保證了擒縱輪推擒縱叉的幅度只到這里，再推就被這些凸起攔住接著，我們可以剩下的齒輪安裝去。這四個(gè)齒輪位置都是精心安的，這使得它們會(huì)占據(jù)一小部分間。注意看，第個(gè)齒輪穿過了手的正中央 —— 你可以在主夾板另一面看到它穿去的轉(zhuǎn)軸。在整組裝過程的最后我們將把秒針裝這個(gè)長軸上。為保證所有齒輪都固定住，我們用輪組夾板把它們上，這也為齒輪軸的另一端提供固定點(diǎn)。齒輪組板也被螺絲固定主夾板上，這樣有東西都被固定了。核心零件中只剩下擺輪組還裝上去了。它很殊，需要專門設(shè)的固定機(jī)構(gòu)。讓們先把所有的部裝上擺輪組夾板注意看，作為平彈簧的游絲非常細(xì)，它的末端連著擺輪。游絲的字正是取自于它精細(xì)，在英文中它也因此被稱為 hairspring。黃色和青色的部位用來調(diào)節(jié)絲的振動(dòng)頻率。我們看看它們實(shí)是怎么工作的：色部位緊緊地固著游絲，通過轉(zhuǎn)它，我們可以調(diào)擺輪和它上邊的芯在自由松弛狀時(shí)的位置。這保了擺輪“滴”和答”的擺動(dòng)相位經(jīng)歷相同的時(shí)間青色部位可以在絲上自由地滑動(dòng)它可以阻止游絲部的自由振動(dòng)，而改變游絲振動(dòng)有效長度。通過節(jié)青色部位，我可以調(diào)節(jié)擺輪擺的周期，從而讓走得稍微快些或些。我們還能通調(diào)節(jié)頂部的螺絲對(duì)走表的速度進(jìn)精調(diào) —— 螺絲的頭并不居中，以轉(zhuǎn)動(dòng)它也會(huì)微地轉(zhuǎn)動(dòng)青色部位小叉子。游絲是特殊合金制成的例如尼瓦洛克斯金（Nivarox），它的勁度系數(shù)在不同溫度下持不變，這提高機(jī)械表走時(shí)的精。安裝擺輪組的后一步，是裝上震機(jī)構(gòu)，它包含個(gè)套子，兩塊寶和一個(gè)固定用的彈簧。當(dāng)手表突被震時(shí)，這個(gè)機(jī)能保護(hù)擺輪軸脆的尖端不會(huì)被震。讓我們看看當(dāng)輪軸搖晃時(shí)，這零件是如何一起到保護(hù)作用的。表被震動(dòng)，擺輪運(yùn)動(dòng)的能量會(huì)被簧吸收，這點(diǎn)和車的懸架系統(tǒng)很。如果震動(dòng)很強(qiáng)，那么擺輪軸更更強(qiáng)的部位將通蓋子將負(fù)荷傳導(dǎo)去，從而保護(hù)脆的軸尖。經(jīng)過這后一步，我們終把上期漂在空中零部件完全地組成了手表機(jī)芯。是，你也許還記我曾略過了如何主發(fā)條上緊的問。如果我們直接發(fā)條軸心來上緊條，那么它會(huì)發(fā)什么呢？為了清地解答這個(gè)問題下圖我打開發(fā)條的蓋子，讓你能清里面的發(fā)條：要發(fā)條軸心被固著，主發(fā)條就能動(dòng)機(jī)械表 —— 你可以在另一面到附在第四個(gè)齒上的秒針轉(zhuǎn)了起。然而，當(dāng)我們開發(fā)條軸心，主條就會(huì)“擺爛”— 通過把軸心反向轉(zhuǎn)回去以釋放矩，這樣的話，條會(huì)快速地丟失儲(chǔ)存的能量，機(jī)表也會(huì)停下來。了防止主發(fā)條自地反向轉(zhuǎn)動(dòng)，我需要防止發(fā)條軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但此同時(shí)還要允許順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這我們才能上發(fā)條這個(gè)問題看似復(fù)，但可以通過很單的裝置來解決它就是棘爪，讓們看看它是怎么作的。棘爪為了續(xù)改進(jìn)我們的裝，我們首先得裝一個(gè)發(fā)條盒上夾作為牢固的基板它能固定發(fā)條盒并且為其他部件供固定結(jié)構(gòu)。由這個(gè)夾板會(huì)遮住分區(qū)域，我們先一個(gè)小杠桿一起進(jìn)去，下期我們回過來講講它的用。接著，我們螺絲釘將一個(gè)棘固定在發(fā)條軸心。棘輪有一個(gè)方孔，這和發(fā)條軸頂部的方形是相合的。這個(gè)匹配方形使棘輪可以著發(fā)條軸心一起動(dòng)。我先暫時(shí)把絲去掉讓大家看更清楚些：現(xiàn)在上三個(gè)重要的零。第一個(gè)零件是小小的棘爪，我先把它裝在發(fā)條上夾板敞開的頂。在它有限的角內(nèi)，棘爪可以繞它的軸轉(zhuǎn)動(dòng)：第個(gè)零件是棘爪簧這個(gè)金屬小玩意勁很強(qiáng)，當(dāng)我們緊它時(shí)，它會(huì)產(chǎn)很強(qiáng)的回復(fù)力。們稍微壓緊點(diǎn)棘簧，然后把它放發(fā)條盒上夾板。我們轉(zhuǎn)動(dòng)棘爪并開時(shí)，棘爪簧會(huì)一瞬間把它推回。第三個(gè)零件是狀齒輪，它也安在發(fā)條盒上夾板。它是被左手螺釘固定住的，這同于大部分常規(guī)齒輪，逆時(shí)針旋它才會(huì)上緊：注看冠狀齒輪的齒如何嚙合棘輪的雖然冠狀齒輪看來每隔一個(gè)齒就一個(gè)齒，但它和輪依然可以嚙合正常工作。冠狀輪的齒隙可以容棘爪上的小桿子入其中。如果我逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)冠狀輪，他會(huì)嚙合棘并上緊發(fā)條。注觀察冠狀齒輪的是如何將棘爪推，而當(dāng)轉(zhuǎn)到齒隙棘爪又是如何迅彈回的。當(dāng)棘爪回并撞擊冠狀齒時(shí)，它會(huì)發(fā)出咔聲，所以英文中也叫“click”。逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)狀齒輪會(huì)上緊主條，那反過來順針轉(zhuǎn)會(huì)發(fā)生什么？在下面的模擬示中，注意看冠齒輪的齒是如何棘爪卡住的，這能防止冠狀齒輪轉(zhuǎn)：這個(gè)簡(jiǎn)單的置能讓我們通過動(dòng)冠狀齒輪來上條，你可以看看圖的演示。這個(gè)爪還能防止主發(fā)自己反轉(zhuǎn)松開 —— 這也是為什么你不能反著拖動(dòng)條的原因，除非重啟整個(gè)演示控。手表另一面的針展示了如何計(jì)，但一個(gè)完整的應(yīng)該同時(shí)顯示分和時(shí)鐘。讓我們看機(jī)械表是如何一系列傳動(dòng)齒輪成這個(gè)目標(biāo)。傳齒輪在我們的這機(jī)芯里，秒針是在第四個(gè)傳動(dòng)齒上的，因?yàn)樗?每分鐘精確地轉(zhuǎn)圈。為了讓分針能以正確的速度動(dòng)，我們需要一比秒針齒輪轉(zhuǎn)速 60 倍的轉(zhuǎn)軸。好在，機(jī)械表芯的設(shè)計(jì)者已經(jīng)了一個(gè)絕妙的辦，從另一個(gè)齒輪“套”出了所需的轉(zhuǎn)速。如果你表的正面湊近看，你會(huì)看見第三輪上的小齒輪從個(gè)小敞口露出來一些。我們可以表的中央套上一輪管（因?yàn)樗?像加農(nóng)炮 cannon 一樣的管子，所以英文是 cannon pinion），輪管帶有一個(gè)驅(qū)動(dòng)，我們把它嚙合之前提到的小齒上：當(dāng)?shù)谌齻€(gè)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，它會(huì)帶動(dòng)動(dòng)輪和輪管。把針裝在輪管上，們就能記錄分鐘 —— 其中所涉及到的齒輪都精地設(shè)定好了齒數(shù)以實(shí)現(xiàn)比秒針慢 60 倍的目的。我們可以從下圖到秒針和分針是何運(yùn)轉(zhuǎn)的。下面滑條模擬時(shí)間的速，可以滑動(dòng)它控制演示時(shí)間的慢。時(shí)針要轉(zhuǎn)得分針再慢 12 倍，但我們只用加兩個(gè)齒輪就能現(xiàn)它。將分針輪為中介與輪管嚙，然后時(shí)針輪與針輪上的小齒輪合：時(shí)針輪松松裝在輪管上，它可以互相獨(dú)立地動(dòng)。將時(shí)針裝在針輪上，我們就成了驅(qū)動(dòng)表針的置。我還加上了個(gè)刻度表盤，上標(biāo)記了 12 個(gè)小時(shí)，它能讓我準(zhǔn)確地讀出指針指示的時(shí)間。計(jì)功能這個(gè)表的計(jì)裝置由四個(gè)主要分組成 —— 定位桿簧，指示齒，日期夾板與附上面的齒輪，和有所有可能的 31 個(gè)日期的日期環(huán)：為了解釋敏山如何工作的，我把無關(guān)的零件隱掉。我還會(huì)去掉示齒輪的蓋子，能看到下面有一小小的扭轉(zhuǎn)彈簧讓我們看看這些件是如何在時(shí)針的帶動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)的當(dāng)時(shí)針輪轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)帶動(dòng)日期夾板齒輪。另一面的齒輪會(huì)帶動(dòng)指示輪和它上面的扭彈簧。這個(gè)彈簧被日期環(huán)上的齒住并變彎，但在一刻，它會(huì)開始動(dòng)日期板。當(dāng)日環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)得足夠多，定位桿簧會(huì)突松開日期環(huán)，并它跳到下一個(gè)位。你也許好奇為么我們要設(shè)計(jì)這復(fù)雜的裝置。有者可能會(huì)天真地，我們只需要直讓時(shí)針輪帶著日環(huán)轉(zhuǎn)起來就好了就像我們之前讓針輪帶著時(shí)針輪動(dòng)那樣。非常抱，那樣會(huì)導(dǎo)致表小窗顯示出的“前日期”連續(xù)地動(dòng)，這會(huì)讓人很讀出究竟是哪一。你可以在下圖側(cè)看到這樣的效。在右側(cè)，你可看到我們剛剛搭的裝置所指示的期 —— 它只會(huì)在午夜附近變化你也許已經(jīng)意識(shí)了，我們這個(gè)機(jī)的計(jì)日功能并不么智能，它總是每月計(jì)成 31 天，所以我們必在小月份的最后天結(jié)束后把表上日期向后撥一天另外，如果機(jī)械有一陣子沒有運(yùn)，那它的時(shí)間就出錯(cuò)。我們需要到一個(gè)給它校正期和時(shí)間的方法萬幸的是，驅(qū)動(dòng)針、時(shí)針和日期的齒輪都是連接一起的，所以我只用調(diào)整其中一齒輪，就能調(diào)整有齒輪。我將短地在圖中隱藏時(shí)輪以便于說明：意看，當(dāng)我轉(zhuǎn)動(dòng)針輪時(shí)，只有輪轉(zhuǎn)動(dòng)了。這個(gè)輪緊緊地插在驅(qū)動(dòng)輪里，所以它通可以被驅(qū)動(dòng)齒輪動(dòng)。然而，因?yàn)?輪組中的其他齒只能按發(fā)條盒的奏轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)置時(shí)的同時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪被其他齒輪阻礙無法跟著一起轉(zhuǎn)但輪管可以克服驅(qū)動(dòng)齒輪的摩擦從而自己轉(zhuǎn)起來這讓我們?cè)诓挥?齒輪組的情況下置時(shí)間，并且防對(duì)精密部件造成壞。安裝好時(shí)針，我們會(huì)看到轉(zhuǎn)分針輪也會(huì)帶著整時(shí)針，而且如我們轉(zhuǎn)得足夠多也能一起調(diào)整日：跟著一步步下，我們的機(jī)械表得越來越完善，它還有一些不便處。為了調(diào)整時(shí)以及上發(fā)條，我必須轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)芯內(nèi)的齒輪，而它們般是被安全地放在表殼內(nèi)的。另，在每個(gè)少于 31 天的月份，我們現(xiàn)在都只能通調(diào)整時(shí)間來調(diào)整期，因?yàn)檫@是目調(diào)整日期的唯一式。理想情況下我們應(yīng)該找到一將設(shè)置日期獨(dú)立設(shè)置時(shí)間的方法為了解決這些問，下一期我們將機(jī)械表裝上轉(zhuǎn)柄敬請(qǐng)期待。本文自微信公眾號(hào)：科院物理所 （ID：cas-iop），作者：Ciechanowski，翻譯：牧羊，審校：*0