在线免费看片a欧美,午夜AV不卡网站在线播放,久久综合尹人77777,96国产在线分享

在充滿智能設(shè)備的現(xiàn)，你可能很難想象，在幾十年前，世界上方便的計時設(shè)備是機(jī)表。不同于石英表和能手表，它不需要任電池或其他電子元件本文我就來講講下圖示的機(jī)械表的工作原。這里拆開所露出的是機(jī)芯 —— 機(jī)械表的內(nèi)部，它通常被封在金屬殼內(nèi)。本文并關(guān)心外殼，而是關(guān)注頭的機(jī)芯，畢竟那才這個作品的靈魂所在整個手表機(jī)芯有很多件，光是每個部件的業(yè)名稱都會讓人頭大但是你不用急著記它，我會用同樣的顏色注專業(yè)名稱和對應(yīng)圖上的部位。任何一個械表的計時系統(tǒng)都是于 7 個主要部分構(gòu)成，我畢文可以把它們成一行以便于展示。7 個部件看起來不算多，大蜂它們本身還有很有趣的細(xì)節(jié)，正是這細(xì)節(jié)讓秒針以正確的度旋轉(zhuǎn)。讓我們從動源開始，探尋這整個妙裝置的工作原理。力源純機(jī)械設(shè)備有幾不同的供能方式，最單的方法之一，是把量存在彈簧里。我們常見到的彈簧是螺線式的。比如當(dāng)你壓下個彈簧上所掛著的載時，它就會儲存能量再放開彈簧，它就會放能量并彈起來。機(jī)表通常使用另一種彈 —— 螺旋形的扭轉(zhuǎn)彈簧。當(dāng)它被扭酸與時它就存儲上了能量，放開后，它就會向相方向扭轉(zhuǎn)，并振蕩回然的松弛狀態(tài)。在機(jī)表中，我們最終是想指針旋轉(zhuǎn)來指示時間而扭轉(zhuǎn)彈簧提供的旋力矩正好是滿足這一要。一般來說，機(jī)械里的發(fā)條彈簧有更復(fù)的形狀，就像下圖中開始的松弛狀態(tài)那樣如果你將它懸空并卷它，然后釋放開，它迅速地恢復(fù)原形。你以看到，這個發(fā)條彈非常強(qiáng)，它很容易迅地展開成那種復(fù)雜的狀。為了安裝發(fā)條，們須要把它放進(jìn)外殼，這個外殼稱為發(fā)條。一旦放入發(fā)條盒內(nèi)盡管發(fā)條還是想展開原來的形狀，但發(fā)條的壁會將它固定在盒。這樣，發(fā)條就為機(jī)表儲存住了能量。這點非常重要，所以這發(fā)條也被稱作“主發(fā)”。但這還沒有萬事吉，因為現(xiàn)在主發(fā)條經(jīng)在盒內(nèi)展開到最大程度了，我們沒辦法這種狀態(tài)的彈簧中提能量用來驅(qū)動機(jī)械表為了讓主發(fā)條收縮回以儲存更多的能量，們需要先在它的內(nèi)側(cè)一個發(fā)條軸心。如果近距離觀察，你會在示中央看到主發(fā)條的端有一個小孔。發(fā)條心有一個小鉤子，可鉤住這個孔。轉(zhuǎn)動發(fā)軸心，它就會帶動主條一起繞轉(zhuǎn)。在下圖，我們固定發(fā)條盒，好發(fā)條后釋放它。固發(fā)條盒，釋放發(fā)條軸可以看到，一旦放開條軸心，主發(fā)條會帶軸心一起轉(zhuǎn)回去。但不是我們想要的，我想要的是發(fā)條盒轉(zhuǎn)動這樣盒邊緣的齒輪才帶動表的其他部件。了讓主發(fā)條能老老實工作，我們在提取能時需要固定發(fā)條軸心而不是固定發(fā)條盒。定發(fā)條軸心，釋放發(fā)盒馬上我們就會知道何在實際中運用它，過現(xiàn)在，我們先假設(shè)條軸心是緊緊固定住，主發(fā)條會帶動發(fā)條，也就是上圖展示的樣。然后，我們把主條和發(fā)條盒放一放，看看另外兩個能讓機(jī)表工作得更可靠的小意。首先回顧一下發(fā)在松弛時的狀態(tài)。附主發(fā)條上的金屬條向側(cè)提供了額外的張力這個金屬條很想彈回線的形狀，所以它推發(fā)條盒的壁，形成一巨大的摩擦力來維持屬端的發(fā)條相對盒壁動。這樣，當(dāng)發(fā)條軸轉(zhuǎn)動發(fā)條內(nèi)端時，發(fā)的外端是被固定住的另外，如果我們不停轉(zhuǎn)動發(fā)條，當(dāng)張力超它的最大彈性范圍時摩擦力會被克服，主條的外端會貼著盒壁內(nèi)滑動，這起到了一防止部件破裂的安全障作用。我們已經(jīng)看，主發(fā)條在松弛狀態(tài)呈一個 S 形，它的局部曲率是不斷變化，這有助于主發(fā)條在內(nèi)平衡不同部位的張。注意，繞轉(zhuǎn)后發(fā)條內(nèi)端的曲率半徑比外更小。如果自然松弛發(fā)條是一個直直的金條，那么繞轉(zhuǎn)后，發(fā)內(nèi)端比外端彎曲得更害。S 形發(fā)條的外端則會具陸山和內(nèi)端相似張力，因為它想恢復(fù) S 形中那一段是向相反方向彎曲的。為保護(hù)主發(fā)條，防止灰進(jìn)入，我們用一個蓋將發(fā)條盒蓋上。我們經(jīng)成功讓一些部件能轉(zhuǎn)起來了，有人會天地想，我們接下來只在發(fā)條盒上加上一個針就能計時了。想啥，照這種方法得到的會是下圖這樣，它壓不能工作。發(fā)現(xiàn)了嗎指針轉(zhuǎn)得太快了，它轉(zhuǎn)幾圈后就耗光了發(fā)盒中主發(fā)條所儲存的量，這種裝置不能可地計時。所以顯然，們還有很多地方需要進(jìn)，如果我們想要機(jī)表上一次發(fā)條后連續(xù)作 40 個小時，我們需要分針在這期間 40 圈。此外，秒針還得轉(zhuǎn)上 40 × 60 = 2400 圈。我們需要找到一個方法，將發(fā)條三身短間的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成指針久的轉(zhuǎn)動，這就需要輪了。齒輪齒輪可以在兩個轉(zhuǎn)軸間來改變速，你可以觀察下圖每個齒輪上的小黑點感受這一作用。圖中大的紅色齒輪帶動較的黃色齒輪，使得黃齒輪花更少的時間就轉(zhuǎn)一圈。對于兩個匹的齒輪，它們的齒數(shù)定了轉(zhuǎn)速關(guān)系。對于個齒輪上的每一顆齒說，它要與另一個齒上的齒隙相貼合，所在一個單位時間內(nèi)，個齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)是樣的。如果兩個齒輪齒數(shù)不一樣，那它們一圈的時間就會不一。下圖中紅色是驅(qū)動輪，黃色是從動齒輪改變兩個齒輪的齒數(shù)，就可以看到齒數(shù)比如何影響黃色齒輪的速的。這些齒輪的設(shè)目的是相互嚙合，所齒數(shù)比就等于齒輪半之比。當(dāng)驅(qū)動齒輪的數(shù)更多時，從動齒輪得更快。利用這一性，我們可以使秒針的速達(dá)到發(fā)條盒轉(zhuǎn)速的倍。現(xiàn)在我們來考慮下我們需要將轉(zhuǎn)速提多少。上一次發(fā)條可使發(fā)條盒轉(zhuǎn)接近 7 圈，但在這段時間里我們想讓秒針轉(zhuǎn) 2400 圈。我們需要讓齒數(shù)比，或者說齒輪徑之比大約為 343:1。讓我們看看如果實際中造出這樣乘黃齒會是什么樣的。你可看到，這樣巨大的半比是荒謬的。為了讓色齒輪能裝進(jìn)一個大合理的手表中，黃色輪會變得很小，而且個齒輪的齒也會變得小而脆弱。所以，機(jī)表采用另一套方案，使用一系列成對的齒，每一對都能在一定度上增加轉(zhuǎn)速。以四齒輪為例，注意看大分轉(zhuǎn)軸上有兩個齒輪第一個輪子是發(fā)條盒它驅(qū)動第二個輪，再動第三個輪，最后驅(qū)第四個輪。注意到每大齒輪驅(qū)動小齒輪，以英語中專門用 pinion 來稱呼這個小齒輪。小齒輪陸山在一對中的大齒輪安裝同一個轉(zhuǎn)軸上，所以們可以不斷地增加每軸的轉(zhuǎn)速。這種方法個顯著的優(yōu)點 —— 可以讓整個機(jī)構(gòu)變得小，而且可以利用中齒輪以更低的轉(zhuǎn)速驅(qū)分針和時針。在我們束齒輪這一章節(jié)前，來注意一下齒的形狀大多數(shù)大型機(jī)械使用是漸開線形狀的齒，機(jī)械表通常使用擺線狀的齒。拽下一根貼圓上的繩子形成漸開，它上面每一點的法都與生成圓相切，符齒輪上力的傳動規(guī)律需求。齒的形狀從齒圓 (dedendum circle) 開始，再到作為漸開生成圓的基圓 (base circle)，然后漸開線穿過作兩齒輪嚙合等效圓的圓 (pitch circle)，最后到齒冠圓 (addendum circle) 結(jié)束。而擺線采用另鰼鰼種構(gòu)造方式：一圓在另一個圓的表面動形成擺線 | 圖源：tec-science擺線形使得嚙合點移動得更加順滑女媧且合點的法線恒指向節(jié) C，這能降低表面壓力，減強(qiáng)良磨損，但這加工精度的要求很高 | 圖源：tec-science讓我們回歸正題，轉(zhuǎn)動發(fā)條軸上緊主發(fā)條，看看加齒輪組后機(jī)械表工作怎么樣：成功了！我已經(jīng)實現(xiàn)了發(fā)條盒轉(zhuǎn)圈時秒針轉(zhuǎn)數(shù)圈的目，但針的轉(zhuǎn)速完全不控。我們需要找到一控制主發(fā)條能量釋放率的方法，這就要請擒縱機(jī)構(gòu)了。擒縱機(jī)擒縱機(jī)構(gòu)由兩個部分成 —— 擒縱輪和擒縱叉。注意擒縱驕山齒特殊形狀，它與我們前見到的齒輪有很大同。它的頂部有一個狀規(guī)則的齒輪，這用接收傳動過來的力以動整個擒縱輪。擒縱本身由金屬制成，但頂端的兩個淺紅色透部分是由人造紅寶石成的。這種材料不僅分堅硬耐磨，而且與有很低的摩擦系數(shù)。這兩個部件互相工作方式，你就能看出為么這兩個性質(zhì)很重要。擒縱輪想按紅色箭指示的方向旋轉(zhuǎn)，而縱叉會阻礙這個運動當(dāng)我們前后擺動擒縱時，我們就讓擒縱輪暫地“縱開”了束縛然后又被擒縱叉“擒”。我們稍后再來詳看看它們交互工作的式?，F(xiàn)在，這種擒縱構(gòu)能讓我們通過擺動縱叉控制擒縱輪的轉(zhuǎn)。讓我們上好發(fā)條，后手動擺動擒縱叉，看這個機(jī)構(gòu)是如何與置的其他部分配合的主發(fā)條的彈力帶動了縱輪，但擒縱叉只允它在很短的時間內(nèi)運。在齒輪減速的作用，發(fā)條盒的轉(zhuǎn)動幾乎可見。然而，如果你察第四個齒輪上的指，你就能看到它隨著縱叉的擺動而平緩地動。這個小小的計時置快要完成了，剩余最后一步是怎么讓擒叉自動地擺動。然而為了讓表準(zhǔn)確地計時這個擺動必須有適當(dāng)節(jié)奏。這就要引入機(jī)表跳動的心臟 —— 擺輪組。擺輪組讓我先回顧下一開始展示的扭轉(zhuǎn)彈簧，當(dāng)你扭它，它會開始振蕩，一會才會停下來。我可以通過調(diào)整兩個參控制這個振動周期。一個是彈簧的勁度系，主要取決于彈簧的度、厚度、長度和組材料。第二個是質(zhì)量質(zhì)量分布，或者更準(zhǔn)地說，是彈簧所轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動慣量。質(zhì)量大，物質(zhì)離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動慣量就越大。通仔細(xì)地調(diào)節(jié)這些參數(shù)我們可以讓這個系統(tǒng)到想要的振動速率。轉(zhuǎn)彈簧振動的周期性正好可以用來作為機(jī)表準(zhǔn)確計時的依據(jù)。械表中的擺輪組是由在上游絲的擺輪構(gòu)成，可以看到機(jī)械表中輪的振動頻率相當(dāng)?shù)?。在擺輪底部有另一淺紅色透明的寶石，為車芯。雖然它很小但很重要 —— 當(dāng)擺輪轉(zhuǎn)起來時，這個車會擊打擒縱叉的另一，讓擒縱叉滴答滴答擺起來。讓我們先來看擺輪是怎樣與其他件一起運作的。再湊看看到底發(fā)生了什么當(dāng)擺輪帶著車芯擺過時，車芯會撞擊擒縱，從而縱開擒縱輪。旦縱開，由主發(fā)條驅(qū)的擒縱輪會推動擒縱，擒縱叉又會通過車反過來推動回擺輪本。這使得擺輪獲得了些能量，使它在之后段時間不會停下來 —— 這相當(dāng)于給蕩秋千的修鞈一個推力。當(dāng)擺擺回來時，它會執(zhí)行同的操作，只不過是另一個方向完成的。也許還注意到了擺輪的圓盤有一個凹口，與擒縱叉末端的小角間有一個精妙的像舞一樣的運動模式。這部分確保了擒縱叉只在適當(dāng)?shù)臅r候擺至一 —— 這是一種安全機(jī)制，可以防止手表搖晃或掉落時被鎖死一旦擒縱叉縱開擒縱，這個輪子就得迅速開始轉(zhuǎn)動。這就是為么齒輪組上打了孔 —— 這么做可以減少轉(zhuǎn)動慣量，使得發(fā)條盒以更快地驅(qū)動它們。有一個很重要的地方齒輪組不只是放大齒的轉(zhuǎn)速，還減小了作在擺輪組上的力。發(fā)盒本身會有很大的轉(zhuǎn)扭矩，但到擒縱輪上這個扭矩極大地減小，這防止了擒縱輪過猛烈地推動擒縱叉和輪。讓我們最后一次看到目前為止所搭建整個機(jī)構(gòu)。我現(xiàn)在把調(diào)到正常的運轉(zhuǎn)速度在這個表的運動中，輪在每秒中做了 4 次完整的往復(fù)擺動，個循環(huán)各擊打兩次擒叉，所以每秒總共擊 8 次，每小時擊打 28800 次。當(dāng)然，不同手表也許會不同的速率，但它們秒針都在每秒鐘完成次微小的轉(zhuǎn)動，以使械表的指針運動變得分平滑。理論上，我這里搭建好的所有零已經(jīng)足夠使一個手表轉(zhuǎn)，但我們還缺了億細(xì)節(jié)。更重要的是，們已經(jīng)完成的這些零全是放置在空氣里的所以下一期，我們將它們組裝成一個完整手表機(jī)芯。本文來自信公眾號：中科院物所 （ID：cas-iop），作者：Ciechanowski，翻譯：牧羊，審校藏?