机械史与今日科技 机械钟表.

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1 机械史与今日科技 机械钟表

2 （古代）日晷，利用太阳的投影方向来测定并划分时刻
时钟简史 （古代）日晷，利用太阳的投影方向来测定并划分时刻 （1090年）水运仪象台， 由北宋宰相苏颂主持建造

3 时钟简史 1657年，荷兰的惠更斯把单摆引入机械钟，并利用自己提出的单摆周期公式，制造出世界上第一台摆钟。

4 时钟简史 大本钟（1858年建成） 天文表 航海钟

5 机械钟表工作原理结构图 钟表主要由原动系、传动系、擒纵调速器、指针系和上条拨针系等部分组成。 能量传动方向： 原动系 传动系 指针系
原动系 传动系 指针系 擒纵机构

6 简易挂钟传动示意图 原动系统：重锤 传动系统：齿轮 擒纵系统：擒纵叉 指针系统：时分针 用作钟表的动力源
传递能量，并分出传动比720:60:1 擒纵系统：擒纵叉 负责控制传动系统按时间规律运转 指针系统：时分针 用于显示时间

7 能源系统—原动系 1.重锤 2.发条 它是储存和传递工作能量的机构，将自己的重力势能或弹性势能转化成传动系统中的动能。

8 单摆系统—振动系 1.单摆 2.游丝 振动系统是作为时间基准的机构。振动系统的振动周期乘以被测过程内的振动次数，即为该过程经历的时间。 机械钟表常用的振动系统有单摆、扭转摆和摆轮游丝等。

9 单摆的等时性

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11 擒纵机构—控制系 擒纵机构是一种机械能量传递的开关装置，这个开关受“计时基准的控制，以一定的频率开关钟表的主传动链，控制停动相间，并以一定的平均速度转动，从而指示准确的时间。 上图为叉瓦式擒纵机构 擒纵机构的分类：

12 擒纵机构发展史 第一个擒纵机构（anchor escapement）是在1657年发明并应用在机械手表中。

13 叉瓦式擒纵机构演示

14 其他较早期的擒纵机构

15 传动系统—齿轮系 将原动系的能量传至擒纵调速器的一组传动齿轮。它是由二轮（中心轮）、三轮（过轮）、四轮（秒轮）和擒纵轮齿轴组成。其中,轮片是主动齿轮,齿轴是从动齿轮。 传动比的计算公式：

16 现代钟表—机械传动与石英振动相结合 将振动系统（单摆或游丝）以及擒纵机构更换成石英晶振，就构成了石英机械表。 石英钟表有如下优点：
1.精度高 2.重量轻 3.寿命长 4.维护性好 石英晶振的工作原理： 石英晶体具有压电效应，当石英两端加上电压时，晶体就会以固定频率产生振动，一般钟表采用谐振频率为32768Hz的石英。再加一块IC芯片，用来记录石英振荡的次数，每当计数达到32768次时，表示着时间刚好过去1秒。

17 石英钟表—马耳他机构 失去擒纵机构的石英手表，秒针无法按照“一秒跳动一次”的功能，只能实现连续的转动。为了让秒针实现每秒跳动一次的间歇运动，人们制造了马耳他机构。 工作原理如下图所示：

18 现代钟表—全自动机械手表 依靠日常生活中手腕的自由晃动来获取能量，并将这些能量通过重锤转换成发条的势能，拧紧发条储存能量。

19 现代钟表—原子钟 最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的，现在广泛应用于全球的导航系统上。 随着人们生活品味的飙升，原子钟手表也由各大奢侈手表厂商制造出来销售。