上期我們介紹了機(jī)械表的發(fā)條齒輪、擒縱機(jī)構(gòu)和擺輪組，本我們繼續(xù)介紹機(jī)械表的機(jī)芯。板我們先從主夾板開始，它構(gòu)了機(jī)芯的主體：注意看，主夾有很多不同的開口 —— 我們將在本節(jié)利用它們安裝之前搭的部件。圖中的粉色部分也是寶石（與上期介紹的擒縱叉頂的馬仔石和擺輪的車芯一樣）它們作為軸承，使各部件的軸以旋轉(zhuǎn)起來。讓我們近距離地看它：寶石里面有一個(gè)小腔。了進(jìn)一步減少旋轉(zhuǎn)部件的能量失，腔內(nèi)涂有少量的特殊潤滑。潤滑油會(huì)粘在寶石和在寶石內(nèi)旋轉(zhuǎn)的軸上，以進(jìn)一步減少擦，延長手表單次上發(fā)條后的行時(shí)間，同時(shí)減少精密機(jī)械部間的磨損。前兩個(gè)我們要安裝主夾板上的零件是擒縱輪和擒叉：安裝好這兩個(gè)零件后，我再用擒縱夾板蓋住擒縱叉。夾固定住擒縱叉轉(zhuǎn)軸的另一端，通過兩個(gè)螺絲釘固定在主夾板：注意看，這個(gè)擒縱叉的擺動(dòng)擒縱夾板中央的兩個(gè)凸起的形限制住了：這保證了擒縱輪推擒縱叉的幅度只能到這里，再就會(huì)被這些凸起攔住。接著，們可以把剩下的齒輪安裝進(jìn)去這四個(gè)齒輪的位置都是精心安的，這使得它們只會(huì)占據(jù)一小分空間。注意看，第四個(gè)齒輪過了手表的正中央 —— 你可以在主夾板的另一面看到它穿去的轉(zhuǎn)軸。在整個(gè)組裝過程的后，我們將把秒針裝在這個(gè)長上。為了保證所有齒輪都被固住，我們用齒輪組夾板把它們上，這也為齒輪轉(zhuǎn)軸的另一端供了固定點(diǎn)。齒輪組夾板也被絲固定在主夾板上，這樣所有西都被固定好了。核心零件中只剩下擺輪組還沒裝上去了。很特殊，需要專門設(shè)計(jì)的固定構(gòu)。讓我們先把所有的部件裝擺輪組夾板。注意看，作為平彈簧的游絲非常精細(xì)，它的末連接著擺輪。游絲的名字正是自于它的精細(xì)，在英文中，它因此被稱為 hairspring。黃色和青色的部位用來調(diào)節(jié)游絲的振動(dòng)頻率。讓我們看它們實(shí)際是怎么工作的：黃色位緊緊地固定著游絲，通過轉(zhuǎn)它，我們可以調(diào)節(jié)擺輪和它上的車芯在自由松弛狀態(tài)時(shí)的位。這保證了擺輪“滴”和“答的擺動(dòng)相位會(huì)經(jīng)歷相同的時(shí)間青色部位可以在游絲上自由地動(dòng)，它可以阻止游絲尾部的自振動(dòng)，從而改變游絲振動(dòng)的有長度。通過調(diào)節(jié)青色部位，我可以調(diào)節(jié)擺輪擺動(dòng)的周期，從讓表走得稍微快些或慢些。我還能通過調(diào)節(jié)頂部的螺絲，對(duì)表的速度進(jìn)行精調(diào) —— 螺絲的頭并不居中，所以轉(zhuǎn)動(dòng)它也微微地轉(zhuǎn)動(dòng)青色部位的小叉子游絲是由特殊合金制成的，例尼瓦洛克斯合金（Nivarox），它的勁度系數(shù)在不同溫度下保持不變升山這提高了機(jī)械表時(shí)的精度。安裝擺輪組的最后步，是裝上防震機(jī)構(gòu)，它包含個(gè)套子，兩塊寶石和一個(gè)固定的小彈簧。當(dāng)手表突然被震時(shí)這個(gè)機(jī)構(gòu)能保護(hù)擺輪軸脆弱的端不會(huì)被震破。讓我們看看當(dāng)輪軸搖晃時(shí)，這些零件是如何起起到保護(hù)作用的。當(dāng)表被震，擺輪軸運(yùn)動(dòng)的能量會(huì)被彈簧收，這點(diǎn)和汽車的懸架系統(tǒng)很。如果震動(dòng)很強(qiáng)烈，那么擺輪更厚更強(qiáng)的部位將通過蓋子將荷傳導(dǎo)出去，從而保護(hù)脆弱的尖。經(jīng)過這最后一步，我們終把上期漂在空中的零部件完全組裝成了手表機(jī)芯。但是，你許還記得我曾略過了如何把主條上緊的問題。如果我們直接發(fā)條軸心來上緊發(fā)條，那么它發(fā)生什么呢？為了清楚地解答個(gè)問題，下圖我打開發(fā)條盒的子，讓你能看清里面的發(fā)條：要發(fā)條軸心被固定著，主發(fā)條能驅(qū)動(dòng)機(jī)械表 —— 你可以在另一面看到附在第四個(gè)齒淫梁上秒針轉(zhuǎn)了起來。然而，當(dāng)我們開發(fā)條軸心，主發(fā)條就會(huì)“擺”—— 通過把軸心反向轉(zhuǎn)回去以釋放虎蛟矩，這樣的話，發(fā)條快速地丟失所儲(chǔ)存的能量，機(jī)表也會(huì)停下來。為了防止主發(fā)自發(fā)地反向轉(zhuǎn)動(dòng)，我們需要防發(fā)條軸心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但與此時(shí)還要允許它順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這我們才能上發(fā)條。這個(gè)問題看復(fù)雜，但可以通過很簡單的裝來解決，它就是棘爪，讓我們看它是怎么工作的。棘爪為了續(xù)改進(jìn)我們的裝置，我們首先裝上一個(gè)發(fā)條盒上夾板作為牢的基板，它能固定發(fā)條盒，并為其他部件提供固定結(jié)構(gòu)。由這個(gè)夾板會(huì)遮住部分區(qū)域，我先把一個(gè)小杠桿一起裝進(jìn)去，期我們?cè)倩剡^來講講它的作用接著，我們用螺絲釘將一個(gè)棘固定在發(fā)條軸心上。棘輪有一方形孔，這和發(fā)條軸心頂部的形是相吻合的。這個(gè)匹配的方使棘輪可以帶著發(fā)條軸心一起動(dòng)。我先暫時(shí)把螺絲去掉讓大看得更清楚些：現(xiàn)在裝上三個(gè)要的零件。第一個(gè)零件是個(gè)小的棘爪，我們先把它裝在發(fā)條上夾板敞開的頂部。在它有限角度內(nèi)，棘爪可以繞著它的軸動(dòng)：第二個(gè)零件是棘爪簧。這金屬小玩意彈勁很強(qiáng)，當(dāng)我們緊它時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的回復(fù)。我們稍微壓緊點(diǎn)棘爪簧，然把它放進(jìn)發(fā)條盒上夾板。當(dāng)我轉(zhuǎn)動(dòng)棘爪并松開時(shí)，棘爪簧會(huì)一瞬間把它推回去。第三個(gè)零是冠狀齒輪，它也安裝在發(fā)條上夾板上。它是被左手螺絲釘定住的，這不同于大部分常規(guī)齒輪，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)它才會(huì)上緊注意看冠狀齒輪的齒是如何嚙棘輪的。雖然冠狀齒輪看起來隔一個(gè)齒就缺一個(gè)齒，但它和輪依然可以嚙合并正常工作。狀齒輪的齒隙可以容納棘爪上小桿子落入其中。如果我們逆針轉(zhuǎn)動(dòng)冠狀齒輪，他會(huì)嚙合棘并上緊發(fā)條。注意觀察冠狀齒的齒是如何將棘爪推開，而當(dāng)到齒隙，棘爪又是如何迅速彈的。當(dāng)棘爪彈回并撞擊冠狀齒時(shí)，它會(huì)發(fā)出咔噠聲，所以英中它也叫“click”。逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)冠狀齒輪會(huì)上緊主發(fā)條那反過來順時(shí)針轉(zhuǎn)會(huì)發(fā)生什么？在下面的模擬演示中，注意冠狀齒輪的齒是如何被棘爪卡的，這就能防止冠狀齒輪倒轉(zhuǎn)這個(gè)簡單的裝置能讓我們通過動(dòng)冠狀齒輪來上發(fā)條，你可以看下圖的演示。這個(gè)棘爪還能止主發(fā)條自己反轉(zhuǎn)松開 —— 這也是為什么你不能反著拖動(dòng)條的原因，除非你重啟整個(gè)演控件。手表另一面的秒針展示如何計(jì)秒，但一個(gè)完整的表應(yīng)同時(shí)顯示分鐘和時(shí)鐘。讓我們看機(jī)械表是如何用一系列傳動(dòng)輪完成這個(gè)目標(biāo)。傳動(dòng)齒輪在們的這個(gè)機(jī)芯里，秒針是裝在四個(gè)傳動(dòng)齒輪上的，因?yàn)樗?每分鐘精確地轉(zhuǎn)一圈。為了讓針也能以正確的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，我需要一個(gè)比秒針齒輪轉(zhuǎn)速慢 60 倍的轉(zhuǎn)軸。好在，機(jī)械表機(jī)芯的設(shè)吉光者已經(jīng)用了一個(gè)絕妙辦法，從另一個(gè)齒輪上“套”了所需要的轉(zhuǎn)速。如果你從表正面湊近看看，你會(huì)看見第三輪上的小齒輪從一個(gè)小敞口露來了一些。我們可以在表的中套上一個(gè)輪管（因?yàn)樗袀€(gè)像農(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)輪，我們把它嚙合到之提到的小齒輪上：當(dāng)?shù)谌齻€(gè)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，它會(huì)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪和輪管把分針裝在輪管上，我們就能錄分鐘了 —— 其中所涉及到的齒輪都精確地設(shè)定好了義均數(shù)以實(shí)現(xiàn)比秒針慢 60 倍的目的。我們可以從下圖看到秒針分針是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的。下面的滑模擬時(shí)間的流速，可以滑動(dòng)它控制演示時(shí)間的快慢。時(shí)針要得比分針再慢 12 倍，但我們只用再加兩個(gè)齒輪就能實(shí)現(xiàn)。將分針輪作為中介與輪管嚙，然后時(shí)針輪與分針輪上的小輪嚙合：時(shí)針輪松松地裝在輪上，它們可以互相獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)將時(shí)針裝在時(shí)針輪上，我們就成了驅(qū)動(dòng)表針的裝置。我還加了一個(gè)刻度表盤，上面標(biāo)記了 12 個(gè)小時(shí)，它能讓我們準(zhǔn)確地讀出指針?biāo)笟J山的時(shí)間。計(jì)功能這個(gè)表的計(jì)日裝置由四個(gè)要部分組成 —— 定位桿簧，指示齒輪，日期夾板與附犰狳上的齒輪，和印有所有可能的 31 個(gè)日期的日期環(huán)：為了解釋它是如何工作的，我先把無關(guān)零件隱藏掉。我還會(huì)去掉指示輪的蓋子，就能看到下面有一小小的扭轉(zhuǎn)彈簧。讓我們看看些零件是如何在時(shí)針輪的帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的。當(dāng)時(shí)針輪轉(zhuǎn)動(dòng)，它會(huì)動(dòng)日期夾板的齒輪。另一面的齒輪會(huì)帶動(dòng)指示齒輪和它上面扭轉(zhuǎn)彈簧。這個(gè)彈簧會(huì)被日期上的齒絆住并變彎，但在某一，它會(huì)開始推動(dòng)日期板。當(dāng)日環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)得足夠多時(shí)，定位桿簧突然松開日期環(huán)，并讓它跳到一個(gè)位置。你也許好奇為什么們要設(shè)計(jì)這么復(fù)雜的裝置。有者可能會(huì)天真地想，我們只需直接讓時(shí)針輪帶著日期環(huán)轉(zhuǎn)起就好了，就像我們之前讓分針帶著時(shí)針輪轉(zhuǎn)動(dòng)那樣。非常抱，那樣會(huì)導(dǎo)致表盤小窗顯示出“當(dāng)前日期”連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)，這讓人很難讀出究竟是哪一天。可以在下圖左側(cè)看到這樣的效。在右側(cè)，你可以看到我們剛搭建的裝置所指示的日期 —— 它只會(huì)在午夜附近變化。你也許已經(jīng)意識(shí)欽山了，我們這個(gè)機(jī)的計(jì)日功能并不那么智能，它是把每月計(jì)成 31 天，所以我們必須在小月份的衡山后一天束后把表上的日期向后撥一天另外，如果機(jī)械表有一陣子沒運(yùn)行，那它的時(shí)間就會(huì)出錯(cuò)。們需要找到一個(gè)給它校正日期時(shí)間的方法。萬幸的是，驅(qū)動(dòng)針、時(shí)針和日期環(huán)的齒輪都是接在一起的，所以我們只用調(diào)其中一個(gè)齒輪，就能調(diào)整所有輪。我將短暫地在圖中隱藏時(shí)輪以便于說明：注意看，當(dāng)我動(dòng)分針輪時(shí)，只有輪管轉(zhuǎn)動(dòng)了這個(gè)輪管緊緊地插在驅(qū)動(dòng)齒輪，所以它通?？梢员或?qū)動(dòng)齒輪動(dòng)。然而，因?yàn)辇X輪組中的其齒輪只能按發(fā)條盒的節(jié)奏轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置時(shí)間的同時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪會(huì)被他齒輪阻礙而無法跟著一起轉(zhuǎn)但輪管可以克服與驅(qū)動(dòng)齒輪的擦，從而自己轉(zhuǎn)起來。這讓我在不影響齒輪組的情況下設(shè)置間，并且防止對(duì)精密部件造成壞。安裝好時(shí)針輪，我們會(huì)看轉(zhuǎn)動(dòng)分針輪也會(huì)帶著調(diào)整時(shí)針而且如果我們轉(zhuǎn)得足夠多，也一起調(diào)整日期：跟著一步步下，我們的機(jī)械表變得越來越完，但它還有一些不便之處。為調(diào)整時(shí)間以及上發(fā)條，我們必轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)芯內(nèi)部的齒輪，而它們般是被安全地放置在表殼內(nèi)的另外，在每個(gè)少于 31 天的月份，我們現(xiàn)在都只能通過調(diào)時(shí)間來調(diào)整日期，因?yàn)檫@是目調(diào)整日期的唯一方式。理想情下，我們應(yīng)該找到一種將設(shè)置期獨(dú)立于設(shè)置時(shí)間的方法。為解決這些問題，下一期我們將機(jī)械表裝上轉(zhuǎn)柄，敬請(qǐng)期待。文來自微信公眾號(hào)：中科院物所 （ID：cas-iop），作者：Ciechanowski，翻譯：牧羊，審校：*0