山科大钟表的原理

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1、钟表的原理2010-12月19目录1.钟表的定义。2.钟表的分类。3.钟表的影响因素。4.钟表的设计。5.钟表设计原理总结。1.钟表的定义钟表是一种计时工具一般有两层含义，一是各类钟和表的总称，另一个是专指体积较大的表，尤指机械结构的有钟摆的表。2.钟表的分类钟表的应用范围很广，品种甚多，可按振动原理、结构和用途特点分类。按振动原理可分为利用频率较低的机械振动的钟表，如摆钟、摆轮钟等；利用频率较高的电磁振荡和石英振荡的钟表，如同步电钟、石英钟表等；按结构特点可分为机械式的，如机械闹钟、自动、日历、双历、打簧等机械手表；电机

2、械式的，如电摆钟、电摆轮钟表等；电子式的，如摆轮电子钟表、指针式和数字显示式石英电子钟表等。3.影响机械钟表计时精度的因素机械手表的走时精度受到很多因素的影响，一般来说，主要是以下8大因素：外部影响。就是来自钟表外部的各种影响，取决于钟表的工作环境。常采用的措施有：防震设计、防水设计、防磁设计、附加保护外壳等。精密航海钟上常采用万向节，使航海钟在颠簸中能够保持水平。摩擦力。摩擦力通常有正反两方面的作用，它有积极的一方面，如摩擦分轮、自动表发条与条盒间的摩擦、螺钉自锁等；另一方面，摩擦会导致传动效率的降低和零件的摩损，从而影

3、响计时。常用的解决方法：改善润滑条件，根据不同的要求，选用不同的润滑油；采用宝石轴承或垫片；改善齿轮的齿面条件，包括采用科学的共轭齿形和提高表面光洁度等，但一般齿面无润滑（在这种情况下，润滑油粘性所产生的阻力可能高于摩擦力）。快慢针。快慢针是一种便于校时的经济结构，但理论和实践都证实它会影响系统的等时性，也可能产生位差，这些计时误差随机性比较大，无法补偿或抵消。解决方法有：尽量减少内外快慢针间距；但最好的办法是没有快慢针，通过调节摆轮的惯量来调节快慢，如劳力士公司的Mircrostella调节系统。擒纵机构。擒纵机构的影响

4、主要是能量传递过程中对摆轮游丝系统产生的影响，摆轮游丝系统只有在自由震荡的情况下，才能维持固定的震荡频率，显然，擒纵机构的能量传递过程会影响震荡频率。理展论表明，传递过程接近摆轮平衡点时，这种影响会减小。解决方法有：采用精密擒纵机构，如爪式擒纵机构，它的能量传递过程发生在平衡点附近，传冲的角度也非常小，影响也比较小，而且，它的单向传冲使摆轮游丝系统有更多的自由震荡空间（就这一点，其相对误差可减小一半！）。当然，瑞士杠杆式擒纵机构有工艺性好、易于调整的优点，是目前国际机械表的主流擒纵机构，但在设计中，应尽量减小传冲的角度。瑞

5、士欧米茄公司为减小擒纵机构对计时基准的影响，推出了同轴擒纵机构，这是英国乔治·丹尼尔博士的发明，但从工作原理来看，它是杠杆式擒纵机构和爪式擒纵机构的混合物。温度影响。温度的影响主要表现在两个方面：首先，温度变化会游丝的工作长度，同时改变摆轮的惯量，可直接影响到计时精度；其次，温度变化会影响润滑油的粘度，影响传动效率，从而影响计时。对此可以采取以下方法：采用开口双金属温度补偿摆轮游丝系统；采用特殊合金材料制作游丝和摆轮，使之在工作温度区（8°－38°）有一定的温度补偿；采用移动快慢针温度补偿。采用标准的润滑油，对于极限温度情

6、况，如欧米茄的登月表，采用无润滑或固体润滑。磁场。磁场影响最大的游丝，可改变其弹性模量，也使游丝在磁场的作用下变形，产生附加应力，严重时，磁场可导致游丝粘连，严重影响走时。解决方法是：采用防磁材料。游丝平衡。　一般的荡框游丝，其重心随摆轮摆角的变化而变化，在重力作用下，它会产生位置误差。解决方法是：采用宝玑游丝，中心收缩，重心不随摆角改变；采用菲利普末端曲线的圆柱游丝并上下对称使用；采用直线游丝；历史上有人用过球形游丝，性能优越，但工艺性很差，很少实际应用。摆轮平衡。摆轮元件的平衡问题直接影响位元差，摆轮元件的静平衡是一个

7、基本要求。4.钟表的设计依钟表表盘的形状，其指针显示器可分为圆形、弧形和直线形（见下表）。设计钟表时应考虑安全人机工程学的问题。①钟表的大小与观察距离是否比例适当；②钟表刻度盘的形状与大小是否合理；③钟表刻度盘的刻度划分、数字和字母的形状、大小以及刻度盘色彩对比是否便于监控者能迅速而准确地识读；④根据监控者所处的位置，指针式仪表是否布置在最佳视区范围内。刻度盘的设计。怀特（W．J．White）等人对圆形刻度盘最优直径作过实验，将仪表安装在仪表盘上，然后测试反应速度和误读率。结果表明，圆形刻度盘的最优直径是44mm。关于圆形

8、刻度盘的直径、观察距离和标记数量的推荐值。（见下表）。认读速度和准确度与直径大小的关系（视距750mm）刻度盘直径mm观察时间s平均反应时间s读错率%250.820.766440.720.724700.755.7312观察距离和标记数量与刻度盘直径的关系刻度标记的数量刻度盘的最小允许直径观察距离500m