上期我們介紹了機表的發(fā)條、齒輪、縱機構和擺輪組，期我們繼續(xù)介紹機表的機芯。夾板我先從主夾板開始，構成了機芯的主體注意看，主夾板有多不同的開口 —— 我們將在本節(jié)利用它們安裝之前搭好部件。圖中的粉色分也是紅寶石（與期介紹的擒縱叉頂的馬仔石和擺輪的芯一樣）。它們作軸承，使各部件的可以旋轉(zhuǎn)起來。讓們近距離地看看它寶石里面有一個小。為了進一步減少轉(zhuǎn)部件的能量損失腔內(nèi)涂有少量的特潤滑油。潤滑油會在寶石和在寶石孔旋轉(zhuǎn)的軸上，以進步減少摩擦，延長表單次上發(fā)條后的行時間，同時減少密機械部件間的磨。前兩個我們要安到主夾板上的零件擒縱輪和擒縱叉：裝好這兩個零件后我們再用擒縱夾板住擒縱叉。夾板固住擒縱叉轉(zhuǎn)軸的另端，并通過兩個螺釘固定在主夾板上注意看，這個擒縱的擺動被擒縱夾板央的兩個凸起的形限制住了：這保證擒縱輪推動擒縱叉幅度只能到這里，推就會被這些凸起住。接著，我們可把剩下的齒輪安裝去。這四個齒輪的置都是精心安排的這使得它們只會占一小部分空間。注看，第四個齒輪穿了手表的正中央 —— 你可以在主夾板的另一面看到它穿去的轉(zhuǎn)軸。在整個裝過程的最后，我將把秒針裝在這個軸上。為了保證所齒輪都被固定住，們用齒輪組夾板把們蓋上，這也為齒轉(zhuǎn)軸的另一端提供固定點。齒輪組夾也被螺絲固定在主板上，這樣所有東都被固定好了。核零件中，只剩下擺組還沒裝上去了。很特殊，需要專門計的固定機構。讓們先把所有的部件上擺輪組夾板。注看，作為平衡彈簧游絲非常精細，它末端連接著擺輪。絲的名字正是取自它的精細，在英文，它也因此被稱為 hairspring。黃色和青色的部位用來調(diào)節(jié)游絲的動頻率。讓我們看它們實際是怎么工的：黃色部位緊緊固定著游絲，通過動它，我們可以調(diào)擺輪和它上邊的車在自由松弛狀態(tài)時位置。這保證了擺“滴”和“答”的動相位會經(jīng)歷相同時間。青色部位可在游絲上自由地滑，它可以阻止游絲部的自由振動，從改變游絲振動的有長度。通過調(diào)節(jié)青部位，我們可以調(diào)擺輪擺動的周期，而讓表走得稍微快或慢些。我們還能過調(diào)節(jié)頂部的螺絲對走表的速度進行調(diào) —— 螺絲的頭并不居中，所以轉(zhuǎn)它也會微微地轉(zhuǎn)動色部位的小叉子。絲是由特殊合金制的，例如尼瓦洛克合金（Nivarox），它的勁度系數(shù)在不同溫度下保持變，這提高了機械走時的精度。安裝輪組的最后一步，裝上防震機構，它含一個套子，兩塊石和一個固定用的彈簧。當手表突然震時，這個機構能護擺輪軸脆弱的尖不會被震破。讓我看看當擺輪軸搖晃，這些零件是如何起起到保護作用的當表被震動，擺輪運動的能量會被彈吸收，這點和汽車懸架系統(tǒng)很像。如震動很強烈，那么輪軸更厚更強的部將通過蓋子將負荷導出去，從而保護弱的軸尖。經(jīng)過這后一步，我們終于上期漂在空中的零件完全地組裝成了表機芯。但是，你許還記得我曾略過如何把主發(fā)條上緊問題。如果我們直用發(fā)條軸心來上緊條，那么它會發(fā)生么呢？為了清楚地答這個問題，下圖打開發(fā)條盒的蓋子讓你能看清里面的條：只要發(fā)條軸心固定著，主發(fā)條就驅(qū)動機械表 —— 你可以在另一面看附在第四個齒輪上秒針轉(zhuǎn)了起來。然，當我們松開發(fā)條心，主發(fā)條就會“爛”—— 通過把軸心反向轉(zhuǎn)回去以釋扭矩，這樣的話，條會快速地丟失所存的能量，機械表會停下來。為了防主發(fā)條自發(fā)地反向動，我們需要防止條軸心逆時針轉(zhuǎn)動但與此同時還要允它順時針轉(zhuǎn)動，這我們才能上發(fā)條。個問題看似復雜，可以通過很簡單的置來解決，它就是爪，讓我們看看它怎么工作的。棘爪了繼續(xù)改進我們的置，我們首先得裝一個發(fā)條盒上夾板為牢固的基板，它固定發(fā)條盒，并且其他部件提供固定構。由于這個夾板遮住部分區(qū)域，我先把一個小杠桿一裝進去，下期我們回過來講講它的作。接著，我們用螺釘將一個棘輪固定發(fā)條軸心上。棘輪一個方形孔，這和條軸心頂部的方形相吻合的。這個匹的方形使棘輪可以著發(fā)條軸心一起轉(zhuǎn)。我先暫時把螺絲掉讓大家看得更清些：現(xiàn)在裝上三個要的零件。第一個件是個小小的棘爪我們先把它裝在發(fā)盒上夾板敞開的頂。在它有限的角度，棘爪可以繞著它軸轉(zhuǎn)動：第二個零是棘爪簧。這個金小玩意彈勁很強，我們壓緊它時，它產(chǎn)生很強的回復力我們稍微壓緊點棘簧，然后把它放進條盒上夾板。當我轉(zhuǎn)動棘爪并松開時棘爪簧會在一瞬間它推回去。第三個件是冠狀齒輪，它安裝在發(fā)條盒上夾上。它是被左手螺釘固定住的，這不于大部分常規(guī)的齒，逆時針旋轉(zhuǎn)它才上緊：注意看冠狀輪的齒是如何嚙合輪的。雖然冠狀齒看起來每隔一個齒缺一個齒，但它和輪依然可以嚙合并常工作。冠狀齒輪齒隙可以容納棘爪的小桿子落入其中如果我們逆時針轉(zhuǎn)冠狀齒輪，他會嚙棘輪并上緊發(fā)條。意觀察冠狀齒輪的是如何將棘爪推開而當轉(zhuǎn)到齒隙，棘又是如何迅速彈回。當棘爪彈回并撞冠狀齒輪時，它會出咔噠聲，所以英中它也叫“click”。逆時針轉(zhuǎn)動冠狀齒輪會上緊主發(fā)，那反過來順時針會發(fā)生什么呢？在面的模擬演示中，意看冠狀齒輪的齒如何被棘爪卡住的這就能防止冠狀齒倒轉(zhuǎn)：這個簡單的置能讓我們通過轉(zhuǎn)冠狀齒輪來上發(fā)條你可以看看下圖的示。這個棘爪還能止主發(fā)條自己反轉(zhuǎn)開 —— 這也是為什么你不能反著拖滑條的原因，除非重啟整個演示控件手表另一面的秒針示了如何計秒，但個完整的表應該同顯示分鐘和時鐘。我們看看機械表是何用一系列傳動齒完成這個目標。傳齒輪在我們的這個芯里，秒針是裝在四個傳動齒輪上的因為它正好每分鐘確地轉(zhuǎn)一圈。為了分針也能以正確的度轉(zhuǎn)動，我們需要個比秒針齒輪轉(zhuǎn)速 60 倍的轉(zhuǎn)軸。好在，機械表機芯設計者已經(jīng)用了一絕妙的辦法，從另個齒輪上“套”出所需要的轉(zhuǎn)速。如你從表的正面湊近看，你會看見第三輪上的小齒輪從一小敞口露出來了一。我們可以在表的央套上一個輪管（為它有個像加農(nóng)炮 cannon 一樣的管子，所以英文 cannon pinion），輪管帶有一個驅(qū)動輪，們把它嚙合到之前到的小齒輪上：當三個輪子轉(zhuǎn)動，它帶動驅(qū)動輪和輪管把分針裝在輪管上我們就能記錄分鐘 —— 其中所涉及到的齒輪都精確青蛇定好了齒數(shù)，以實比秒針慢 60 倍的目的。我們可以下圖看到秒針和分是如何運轉(zhuǎn)的。下的滑條模擬時間的速，可以滑動它來制演示時間的快慢時針要轉(zhuǎn)得比分針慢 12 倍，但我們只用再加兩個齒就能實現(xiàn)它。將分輪作為中介與輪管合，然后時針輪與針輪上的小齒輪嚙：時針輪松松地裝輪管上，它們可以相獨立地轉(zhuǎn)動。將針裝在時針輪上，們就完成了驅(qū)動表的裝置。我還加上一個刻度表盤，上標記了 12 個小時，它能讓我們準地讀出指針所指示時間。計日功能這表的計日裝置由四主要部分組成 —— 定位桿簧，指示齒輪，日期夾板與附上面的齒輪，和印所有可能的 31 個日期的日期環(huán)：了解釋它是如何工的，我先把無關的件隱藏掉。我還會掉指示齒輪的蓋子就能看到下面有一小小的扭轉(zhuǎn)彈簧。我們看看這些零件如何在時針輪的帶下運轉(zhuǎn)的。當時針轉(zhuǎn)動，它會帶動日夾板的齒輪。另一的小齒輪會帶動指齒輪和它上面的扭彈簧。這個彈簧會日期環(huán)上的齒絆住變彎，但在某一刻它會開始推動日期。當日期環(huán)轉(zhuǎn)動得夠多時，定位桿簧突然松開日期環(huán)，讓它跳到下一個位。你也許好奇為什我們要設計這么復的裝置。有讀者可會天真地想，我們需要直接讓時針輪著日期環(huán)轉(zhuǎn)起來就了，就像我們之前分針輪帶著時針輪動那樣。非常抱歉那樣會導致表盤小顯示出的“當前日”連續(xù)地轉(zhuǎn)動，這讓人很難讀出究竟哪一天。你可以在圖左側(cè)看到這樣的果。在右側(cè)，你可看到我們剛剛搭建裝置所指示的日期 —— 它只會在午夜附近變化。你也許經(jīng)意識到了，我們個機芯的計日功能不那么智能，它總把每月計成 31 天，所以我們必須小月份的最后一天束后把表上的日期后撥一天。另外，果機械表有一陣子有運行，那它的時就會出錯。我們需找到一個給它校正期和時間的方法。幸的是，驅(qū)動分針時針和日期環(huán)的齒都是連接在一起的所以我們只用調(diào)整中一個齒輪，就能整所有齒輪。我將暫地在圖中隱藏時輪以便于說明：注看，當我轉(zhuǎn)動分針時，只有輪管轉(zhuǎn)動。這個輪管緊緊地在驅(qū)動齒輪里，所它通?？梢员或?qū)動輪帶動。然而，因齒輪組中的其他齒只能按發(fā)條盒的節(jié)轉(zhuǎn)動，設置時間的時驅(qū)動齒輪會被其齒輪阻礙而無法跟一起轉(zhuǎn)，但輪管可克服與驅(qū)動齒輪的擦，從而自己轉(zhuǎn)起。這讓我們在不影齒輪組的情況下設時間，并且防止對密部件造成破壞。裝好時針輪，我們看到轉(zhuǎn)動分針輪也帶著調(diào)整時針，而如果我們轉(zhuǎn)得足夠，也能一起調(diào)整日：跟著一步步下來我們的機械表變得來越完善，但它還一些不便之處。為調(diào)整時間以及上發(fā)，我們必須轉(zhuǎn)動機內(nèi)部的齒輪，而它一般是被安全地放在表殼內(nèi)的。另外在每個少于 31 天的月份，我們現(xiàn)都只能通過調(diào)整時來調(diào)整日期，因為是目前調(diào)整日期的一方式。理想情況，我們應該找到一將設置日期獨立于置時間的方法。為解決這些問題，下期我們將給機械表上轉(zhuǎn)柄，敬請期待本文來自微信公眾：中科院物理所 （ID：cas-iop），作者：Ciechanowski，翻譯：牧羊，審：*0