机械表机芯工作原理

1、振动系统第一节 概述现代绝大部分计时仪器，都属于振动计时仪器。例如：座钟，挂钟的物理摆；闹钟和手表的摆轮游丝系统；电子表的音叉振荡，石英晶体振荡等。它们的原理都是利用了一个持续振动的，周期恒定的振动系统，并计算被测过程内的振动次数，用振动周期 X 振动次数，就得到了该过程所经历得时间。由此可见，振动周期是否恒定，就成了该计时仪器准确与否的关键性因素。摆轮游丝系统，就是机械钟表中重点学习和讨论的对象。影响摆轮游丝系统振动周期是否恒定的因素很多， 而且，有些因素的影响是互为补偿关系的；有些因素的影响又是造成连锁反应的。须有一定的理论基础和相当丰富的实践经验，才能达到胸有成竹，驾驭自由的境界。本人才

2、疏学浅，实践经验亦不很丰富，难免有一知半解或错误的地方，在此抛砖引玉，以期达到不断学习，不断提高的目的。一，作用：摆轮游丝系统产生恒定的周期性振荡，用以计量时间。二，要求：1，振动周期稳定准确；2，有调整周期大小的装置；3，工作安全可靠。三，组成部分：摆轮组件（不含双圆盘），游丝部件，快慢针部件，活动外桩环部件，上下防震器四，工作原理：当摆轮受到一定的冲量时， 就会离开平衡位置而摆动， 游丝也相应地扭转一个角度，从而产生扭转力矩， 亦称游丝恢复力矩。 这种力矩会随扭转角的增大而加大。当摆轮的动能等于恢复力矩时的位置，称为“极端位置”，而当恢复力矩大于摆轮的动能时， 摆轮就会向相反的方向转动，在

3、达到平衡位置时， 由于摆轮的惯性以及擒纵机构补给的冲量， 摆轮会转到另一个极端位置。然后，会不断地重复上述动作，形成循环往复的“振荡”。第一节 振动系统的理论特性一，名词解释：1， 平衡位置摆轮静止不动时的位置2， 极端位置摆轮扭转的最大角度3， 振 动摆轮往返一次；4， 振动周期摆轮往返一次所需的时间（单位：秒）；5， 摆 动 1/2 振动，即单程一次；6， 振动频率每小时摆轮摆动的次数（单位：次/小时）；7， 节 拍每秒钟摆轮摆动的次数（单位：次/秒）；8， 摆 幅摆轮从平衡位置到极端位置所转过的角度（单位：度）。二， 频率，周期的概念及相互关系频率就是振动物体在单位时间内所振动的次数。时

4、间可以是秒，分钟，小时或天。频率，次 /小时节拍，次 /秒（赫兹） 振动周期（秒）次/天180005（2.5Hz）2/5432000198005.5(2.75Hz)4/11475200216006 (3Hz)1/3518400252007（3.5Hz)2/7604800288008 (4Hz)1/46912003600010 (5Hz)1/58640003980011 （ 5.5 Hz)2/119552004320012 （ 6 Hz)1/61036800振动“频率”，这是手表行业设计和制造部门长期以来的习惯规定。它不同于物理学中所引用的“振动”和“频率”的概念。物理学上振动的定义是：“单位时

5、间内，质点经过某一中心位置来回运动的全过程的次数。”以秒作为单位时间；以赫兹作为频率单位。如果每秒钟来回一次，它的频率是1 赫兹。电子表中应用的就是物理学的概念。另外，在物理学中，频率和周期是互为倒数关系的。T振动周期；F振动频率；F=1/T ； T=1/F例如：振动频率是 28800 次 /小时的表，称为 8 节拍，振动频率 4HZ，振动周期 1/4 秒；振动频率是 21600 次 /小时的表，称为 6 节拍，振动频率 3HZ，振动周期 1/3秒；三， 振动周期的计算公式T =2 式中： T振动周期（秒）圆周率J摆轮的转动惯量（克* 毫米 * 平方秒 0M 游丝刚度（克 * 毫米）游丝刚度是

6、指游丝扭转一弧度时所产生的力矩。游丝刚度的计算公式如下：M=Ebh /12L式中： E游丝材料饿弹性模数B游丝宽度H游丝厚度L游丝长度12游丝圈数将 M 带入上式，得：T=2 从式中可以看出：摆轮的转动惯量和游丝的工作长度与振动周期成正比，与游丝的弹性模数和断面尺寸成反比。要改变振动周期，就要改变某一数值。一般情况下，游丝的弹性模数，游丝的宽度，厚度等是给定不变的，只有改变游丝的长度和摆轮的转动惯量。快慢针是改变游丝长度，螺丝摆是改变摆轮的转动惯量。在目前的实际应用中，最常见和最容易办到的是采用快慢针通过调整游丝的工作长度，改变周期的大小，从而达到调整快慢的目的。四，传冲对振动周期的影响（埃瑞

7、定理）：如前所述，擒纵机构的作用主要是给调速系传递冲量并控制传动系的转速。转速的控制必须在传递冲量的前提下才能实现。所以对擒纵机构在传冲运动中本身损失小，而且传递的冲量应该是一个稳定的“增量”，才能使振动系具有稳定的摆幅。擒纵机构所传递的冲量不仅应平稳，而且传递冲量时的位置与周期的变化具有一定的内在联系，其具体的影响是：1， 在平衡位置传冲，对振动周期没影响。传冲离平衡位置越远，影响就越大。2， 在平衡位置前，传正冲量，使周期减小，表走快；在平衡位置前，传负冲量，使周期增大，表走慢。3， 在平衡位置后，传正冲量，使周期增大，表走慢；在平衡位置后，传负冲量，使周期减小，表走快。其中：正冲量是指能使摆