上期我們介紹了械表的發(fā)條、齒、擒縱機構(gòu)和擺組，本期我們繼介紹機械表的機。夾板我們先從夾板開始，它構(gòu)了機芯的主體：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。潤滑油會在寶石和在寶石內(nèi)旋轉(zhuǎn)的軸上，進一步減少摩擦延長手表單次上條后的運行時間同時減少精密機部件間的磨損。兩個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零后，我們再用擒夾板蓋住擒縱叉夾板固定住擒縱轉(zhuǎn)軸的另一端，通過兩個螺絲釘定在主夾板上：意看，這個擒縱的擺動被擒縱夾中央的兩個凸起形狀限制住了：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。這四個齒輪位置都是精心安的，這使得它們會占據(jù)一小部分間。注意看，第個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。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，需要專門設的固定機構(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，它的末端連著擺輪。游絲的字正是取自于它精細，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)絲的振動頻率。我們看看它們實是怎么工作的：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的位置。這保了擺輪“滴”和答”的擺動相位經(jīng)歷相同的時間青色部位可以在絲上自由地滑動它可以阻止游絲部的自由振動，而改變游絲振動有效長度。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)頂部的螺絲對走表的速度進精調(diào) —— 螺絲的頭并不居中，以轉(zhuǎn)動它也會微地轉(zhuǎn)動青色部位小叉子。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，這提高機械表走時的精。安裝擺輪組的后一步，是裝上震機構(gòu)，它包含個套子，兩塊寶和一個固定用的彈簧。當手表突被震時，這個機能保護擺輪軸脆的尖端不會被震。讓我們看看當輪軸搖晃時，這零件是如何一起到保護作用的。表被震動，擺輪運動的能量會被簧吸收，這點和車的懸架系統(tǒng)很。如果震動很強，那么擺輪軸更更強的部位將通蓋子將負荷傳導去，從而保護脆的軸尖。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，那么它會發(fā)什么呢？為了清地解答這個問題下圖我打開發(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)條就能動機械表 —— 你可以在另一面到附在第四個齒上的秒針轉(zhuǎn)了起。然而，當我們開發(fā)條軸心，主條就會“擺爛”— 通過把軸心反向轉(zhuǎn)回去以釋放矩，這樣的話，條會快速地丟失儲存的能量，機表也會停下來。了防止主發(fā)條自地反向轉(zhuǎn)動，我需要防止發(fā)條軸逆時針轉(zhuǎn)動，但此同時還要允許順時針轉(zhuǎn)動，這我們才能上發(fā)條這個問題看似復，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)改進我們的裝，我們首先得裝一個發(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)。由這個夾板會遮住分區(qū)域，我們先一個小杠桿一起進去，下期我們回過來講講它的用。接著，我們螺絲釘將一個棘固定在發(fā)條軸心。棘輪有一個方孔，這和發(fā)條軸頂部的方形是相合的。這個匹配方形使棘輪可以著發(fā)條軸心一起動。我先暫時把絲去掉讓大家看更清楚些：現(xiàn)在上三個重要的零。第一個零件是小小的棘爪，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：第個零件是棘爪簧這個金屬小玩意勁很強，當我們緊它時，它會產(chǎn)很強的回復力。們稍微壓緊點棘簧，然后把它放發(fā)條盒上夾板。我們轉(zhuǎn)動棘爪并開時，棘爪簧會一瞬間把它推回。第三個零件是狀齒輪，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，逆時針旋它才會上緊：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齒就一個齒，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。如果我逆時針轉(zhuǎn)動冠狀輪，他會嚙合棘并上緊發(fā)條。注觀察冠狀齒輪的是如何將棘爪推，而當轉(zhuǎn)到齒隙棘爪又是如何迅彈回的。當棘爪回并撞擊冠狀齒時，它會發(fā)出咔聲，所以英文中也叫“click”。逆時針轉(zhuǎn)動狀齒輪會上緊主條，那反過來順針轉(zhuǎn)會發(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)：這個簡單的置能讓我們通過動冠狀齒輪來上條，你可以看看圖的演示。這個爪還能防止主發(fā)自己反轉(zhuǎn)松開 —— 這也是為什么你不能反著拖動條的原因，除非重啟整個演示控。手表另一面的針展示了如何計，但一個完整的應該同時顯示分和時鐘。讓我們看機械表是如何一系列傳動齒輪成這個目標。傳齒輪在我們的這機芯里，秒針是在第四個傳動齒上的，因為它正每分鐘精確地轉(zhuǎn)圈。為了讓分針能以正確的速度動，我們需要一比秒針齒輪轉(zhuǎn)速 60 倍的轉(zhuǎn)軸。好在，機械表芯的設計者已經(jīng)了一個絕妙的辦，從另一個齒輪“套”出了所需的轉(zhuǎn)速。如果你表的正面湊近看，你會看見第三輪上的小齒輪從個小敞口露出來一些。我們可以表的中央套上一輪管（因為它有像加農(nóng)炮 cannon 一樣的管子，所以英文是 cannon pinion），輪管帶有一個驅(qū)動，我們把它嚙合之前提到的小齒上：當?shù)谌齻€輪轉(zhuǎn)動，它會帶動動輪和輪管。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定好了齒數(shù)以實現(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轉(zhuǎn)的。下面滑條模擬時間的速，可以滑動它控制演示時間的慢。時針要轉(zhuǎn)得分針再慢 12 倍，但我們只用加兩個齒輪就能現(xiàn)它。將分針輪為中介與輪管嚙，然后時針輪與針輪上的小齒輪合：時針輪松松裝在輪管上，它可以互相獨立地動。將時針裝在針輪上，我們就成了驅(qū)動表針的置。我還加上了個刻度表盤，上標記了 12 個小時，它能讓我準確地讀出指針指示的時間。計功能這個表的計裝置由四個主要分組成 —— 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 個日期的日期環(huán)：為了解釋它如何工作的，我把無關(guān)的零件隱掉。我還會去掉示齒輪的蓋子，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針的帶動下運轉(zhuǎn)的當時針輪轉(zhuǎn)動，會帶動日期夾板齒輪。另一面的齒輪會帶動指示輪和它上面的扭彈簧。這個彈簧被日期環(huán)上的齒住并變彎，但在一刻，它會開始動日期板。當日環(huán)轉(zhuǎn)動得足夠多，定位桿簧會突松開日期環(huán)，并它跳到下一個位。你也許好奇為么我們要設計這復雜的裝置。有者可能會天真地，我們只需要直讓時針輪帶著日環(huán)轉(zhuǎn)起來就好了就像我們之前讓針輪帶著時針輪動那樣。非常抱，那樣會導致表小窗顯示出的“前日期”連續(xù)地動，這會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 —— 它只會在午夜附近變化你也許已經(jīng)意識了，我們這個機的計日功能并不么智能，它總是每月計成 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，如果機械有一陣子沒有運，那它的時間就出錯。我們需要到一個給它校正期和時間的方法萬幸的是，驅(qū)動針、時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輪以便于說明：意看，當我轉(zhuǎn)動針輪時，只有輪轉(zhuǎn)動了。這個輪緊緊地插在驅(qū)動輪里，所以它通可以被驅(qū)動齒輪動。然而，因為輪組中的其他齒只能按發(fā)條盒的奏轉(zhuǎn)動，設置時的同時驅(qū)動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)動齒輪的摩擦從而自己轉(zhuǎn)起來這讓我們在不影齒輪組的情況下置時間，并且防對精密部件造成壞。安裝好時針，我們會看到轉(zhuǎn)分針輪也會帶著整時針，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，我們的機械表得越來越完善，它還有一些不便處。為了調(diào)整時以及上發(fā)條，我必須轉(zhuǎn)動機芯內(nèi)的齒輪，而它們般是被安全地放在表殼內(nèi)的。另，在每個少于 31 天的月份，我們現(xiàn)在都只能通調(diào)整時間來調(diào)整期，因為這是目調(diào)整日期的唯一式。理想情況下我們應該找到一將設置日期獨立設置時間的方法為了解決這些問，下一期我們將機械表裝上轉(zhuǎn)柄敬請期待。本文自微信公眾號：科院物理所 （ID：cas-iop），作者：Ciechanowski，翻譯：牧羊，審校：*0