手表擒纵调速系介绍.doc

手表擒纵调速系介绍（书摘）
手表的擒纵调速系是由擒纵机构和调速机构两部分所组成。
（一）擒纵机构
目前大多数的手表中都采用叉瓦式的擒纵机构，所以在这里我们讨论范围也以叉瓦式的擒纵机构为限。
叉瓦式的擒纵机构，由擒纵轮、擒纵叉、双圆盘、以及限制擒纵叉工作位置的两个叉限位钉所组成。
擒纵机构的工作可以简单归纳为两点：
1．在调速机构每次摆动过程中传递冲量，使摆轮在摆动时由于摩擦等阻力而散失的能量得到补充，避免摆幅衰减，保持机构的正常工作。
2．根据调速机构额定的周期，控制擒纵轮的转动速度，使它在每一周期中转过一齿，这样，传动系中的齿轮也就相应的保持一定转速，从而实现了计时的目的。
擒纵机构的上述这些工作，具体来说，也就是由以下两部分动作相互配合来完成的。
1．擒纵轮和擒纵叉的动作——擒纵轮由传动系取得能量，通过轮齿和叉瓦的作用转变为冲量传递给擒纵叉。
2．擒纵叉和双圆盘的动作——擒纵叉和双圆盘是通过叉口和圆盘钉来相互传递冲量的。
在上述两个动作中，前者圆盘钉是主动件，擒纵叉是被动件；后者擒纵叉是被动件，圆盘钉是主动件。
下面再将擒纵轮、擒纵叉和双圆盘的各个动作联系在一起，来说明擒纵机构的工作过程。
1．  摆轮在游丝位能的作用下，带着双圆盘往回摆动，这时摆轮的运动是自由的。
2．  圆盘钉冲击叉口，使叉身转动而离开叉限位钉，叉瓦锁面和擒纵轮齿前棱托开，擒纵轮被迫后退，这一工作过程即前述两个释放动作结合在一起的表现。
3．  擒纵轮齿前棱冲击叉瓦冲面，向擒纵叉传递冲量，叉身即迅速转动而使叉口冲击圆盘钉，补充了摆轮在摆动时所散失的能量。
4．  擒纵轮齿前棱和叉瓦后棱相重合，这一位置即为齿前棱对叉瓦冲面传递冲量过程的终点，同时又是后续的齿冲面冲击过程的起点，这时叉口仍继续冲击着圆盘钉。
5．擒纵轮齿冲面和叉瓦后棱相冲击，继续传递冲量，叉口则继续和圆盘钉相冲击而使摆轮不断的保持迅速转动。
6．擒纵轮齿后棱和叉瓦后棱相重合，轮齿对叉瓦传递冲量的工作过程到此全部结束；叉口亦相应的完成了对圆盘钉的冲击过程，使摆轮进入高速转动。
7．冲击过程结束以后擒纵轮空转一个角度，其另一个轮齿和另一个叉瓦相锁接，即“初锁”，这时摆轮和圆盘钉已获得充分的能量，开始和擒纵叉口脱开，又进入自由运动。在这一过程中擒纵叉瞬时处于静态，而擒纵轮则空转了一个落角。
8．擒纵轮齿锁面和叉瓦锁面接触后，由于前述牵引角的作用而产生牵引力，使叉身靠住叉限位钉，这时摆轮则完全处于自由运动状态。
9．摆轮在经过前述冲击过程获得冲量后进入自由运动，当它运动至一定的幅度以后，在它的动能小于游丝的位能时，就会在游丝位能的作用下，转变方向而开始另一次反方向的摆动。
以上是摆轮在一次单方向摆动中擒纵机构的工作过程，当摆轮在游丝位能作用下，从反方向摆动回来以后，就会重复的再进行释放、冲击等上述的一系列工作。当然，再摆轮反方向摆动时，擒纵叉的动作方向也是反的，而擒纵轮的运动和方向仍一样。手表在走动时，擒纵机构就是这样连续不断和重复循环的在进行着上述工作的，我们平常所听到的手表在走动时所发出的“嘀哒”声，也就是擒纵机构在工作时所产生的。在一只频率18000的手表机芯中，擒纵机构一次工作过程所经历的时间，亦即摆轮一次摆动的时间，只有0.2秒。所以这样的工作过程，在24小时中就要重复进行432000次，如果是频率21600的手表，每天就要重复518400次。所以为了保证擒纵机构的工作性能和使用寿命，叉瓦和圆盘钉都必须采用硬度高和耐磨性好的人造宝石来制造。
（二）调速机构
调速机构是依靠摆轮游丝的周期性振荡，使擒纵机构保持精确和规律性的持续运动，从而取得调速作用的。
调速机构中包括：摆轮组件、游丝部件、快慢针部件和活动外桩环部件等。
1．  摆轮组件
摆轮组件由摆轮、摆轴和双圆盘部件（包括双圆盘和圆盘钉）所组成；游丝部件则由游丝、内桩和外桩销所组成；快慢针部件中包括有快慢针、外夹和内夹；活动外桩部件包括外桩环和外桩管。
摆轮由一个均质的轮缘和摆梁所构成。摆梁可以有2-4个不同形式的花档，是在设计时根据结构要求和工艺条件所选定的。游丝是一个螺旋性的弹簧，其内端固定在内桩上，外端固定在外桩上。摆轮的材料要求线膨胀系数小、强度高和稳定性好，使有利于减小温度变化的影响，并保持在装配调整和长期使用过程中不易变形，通常都采用锡白铜或铍青铜等铜合金制成。游丝则需要采用温度系数小、弹性系数高的耐蚀、防磁合金来制造，目前已经普遍采用的使锡铬钛的合金游丝。
摆轮和摆轴是铆牢的，游丝部件则由略有弹性的内桩套在摆轴上，因此摆轮和游丝的相对位置可以通过转动内桩来调整。当摆轮和游丝在调速机构中处于自由状态时，成为平衡位置。如摆轮受到一定冲量时，就会离开平衡位置而摆动。摆轮摆动时，游丝也必然会相应的扭转一个转角而产生一定的扭转力矩，亦称恢复力矩，并从而使游丝获得了位能。这种力矩和位能的大小和游丝扭转角度的大小有关，它会随摆轮摆动角度的增加而增大。因此，当摆轮摆动至一定的转角，在摆轮的动能小于游丝的位能时，就会在游丝位能的作用下向反方向摆动。
调速机构一次振荡所经历的时间称为周期，每小时中的摆动次数则称为频率。
应当指出，这种以每小时的摆动次数作为频率的定义，是机械手表设计制造部门长期以来习惯的规定，它不同于我们在物理学中所引用的关于振动和频率的概念。后者的定义是指“单位时间内质点经过某一中心位置来回运动的全过程（包括来回各一次）的次数”，并以秒作为单位时间，以赫兹作为频率的单位；如果在每秒钟内来回一次，它的频率就是1赫兹。例如音叉赫电磁运动等，其频率赫单位的含义均属如此。
2．游丝部件
游丝的工作长度赫游丝的刚度成反比，而和周期成正比。当工作长度增加时，周期就增大；工作长度减少时，周期也减小。
周期时指调速机构钟摆轮往复两次摆动过程中所经历的时间。所以周期的变化实质上就是调速机构工作时间的变化，也就是表机走时快慢的变化。当周期大于额定时间，表就走慢；周期小于额定时间，表就走快。将这一概念与上述游丝工作长度和周期的关系联系起来，就可以得到这样的结论：
增加游丝的工作长度——表走慢；
减少游丝的工作长度——表走快。
3．快慢针部件
在实际应用中，手表调速机构都根据这一原来广泛的采用了快慢针，来实现改变游丝工作长度的目的。当拨动快慢针时，在快慢针上的游丝外夹和内夹也相应的移动。游丝被松动的加载内外夹之间，留有近似于游丝厚度的间隙，内外夹的位置移动之后，游丝工作时和内外夹的接触不为也就改变，实质上也就是改变了游丝的工作长度，从而达到了调整快慢的目的。
4．活动外桩环部件
手表的调速机构中除了快慢针以外，一般还都装有活动外桩环。在老式的手表机芯中，通常都将游丝外桩直接装载摆夹板的外桩孔内，如果游丝和摆轮装配时的相对位置略有偏差，则游丝和摆轮在平衡位置时，圆盘钉的位置就会偏离擒纵调速系的中心线，使擒纵叉的位置也相应的发生偏差。由于存在着这种偏差，摆轮在两个不同方向的往复摆动中，游丝扭转的角度和产生的力矩就会发生偏差，而使摆轮在一次振荡过程中发生两次不均衡的摆动。这种现象即称为“偏摆”，亦即行业中俗称的所谓“跷脚摆”。
偏摆情况较大的表，在装配时都应加以调整。老式的手表机芯在调整偏摆时，必须拆卸摆夹板，通过旋转游丝内桩来校正游丝和摆轮的相对位置。采用了活动外桩环以后，只要拨动外桩环，就能使摆轮的往复摆动调整得十分均衡，不但易于取得调整得精度，并且还能在摆轮不停止工作得情况下进行调整，即使是技术不十分熟练得人也能操作。