所有有關鐘錶ge結構,運作原理(要有圖解的)

早期時鐘機械原理的發展<1>立軸與橫桿擒縱器

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第一座機械鐘（約1300年）裡所出現的創新零件稱為擒縱器，它不但可以控制冠輪的轉動，而且可以傳送動力保持振盪器的運動，因此可以調校計時器運作的速度。帶有鋸齒的冠輪（或稱為擒縱輪）是由一系列齒輪所驅動，動力來源則是繫在繩索上的砝碼，它纏繞在冠輪軸上。順時鐘運動的冠輪，會被兩片從垂直桿（稱為立軸）上伸出的掣片阻擋，立軸上還附著一根橫桿。當上面的掣片卡住冠輪時，會發出「滴」一聲，咬合的輪齒慢慢迫使掣片向後轉動，直到它可以脫身。但是這時，冠輪的轉動又會被下面的掣片卡住而發出「答」一聲，並迫使立軸往反方向旋轉。由於冠輪的帶動，立軸與橫桿就這樣來回擺動，直到繩索鬆脫為止。至於整個機組運行的快慢，可以用橫桿臂上的砝碼位置來調整，砝碼外移時，機組便會走得慢些，砝碼內移則走得快些。





早期時鐘機械原理的發展<2>均錐輪

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由於15世紀前半期均錐輪的發明，以螺旋彈簧作為計時器動力來源的想法才變得實際可行。雖然彈簧的確是一種小巧的動力來源，但是它產生的力量並不固定；當彈簧繞得愈緊，所產生的力會愈大。均錐輪是一個表面覆蓋著螺旋狀溝槽的圓錐狀滑輪裝置，用來調節計時器中主彈簧力量的變動。在纏繞著彈簧的圓筒與均錐輪間用一條繩索或鏈子連結。當主彈簧完全繞緊時，繩索會捲到均錐輪較細的頂端，由於力矩臂較短，所產生的槓桿效用也較小。當鐘走了一段時間後，連結的繩索會慢慢地繞回到圓筒上。為了平衡彈簧漸漸減弱的力量，均錐輪上的繩索也隨著螺旋狀溝槽增加它的直徑。如此一來，雖然主彈簧的張力愈來愈弱，但是送到計時器齒輪上的力卻能保持固定。






早期時鐘機械原理的發展<3>擺鐘

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雖然伽利略與其他16世紀的科學家都知道單擺所具有的計時潛力，但是第一個設計出擺鐘的人則是惠更斯。他很快就發現，單擺在短圓弧上擺盪比在長圓弧上來得快。為了克服這個問題，他在鐘擺的懸吊點裝了兩片彎曲的「擺線頰板」。擺線頰板在擺繩擺盪時會恰當地擋住部分擺繩，讓擺繩的有效長度隨著擺幅變大而縮短，使得鐘擺移動的軌跡是一條擺線而非圓弧。這麼一來，理論上每一次鐘擺的擺盪時間都會一樣，不會因為擺幅大小而有所改變。在惠更斯的鐘裡，由重力帶動的鐘擺取代了純粹由機械帶動的水平橫桿振盪器；此外，以鐘擺的節奏來調校立軸擒縱器的作用與齒輪的轉動，也使鐘面指針的顯示更加可靠準確。





早期時鐘機械原理的發展<4>螺形平衡彈簧

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1675年，惠更斯發明了螺形平衡彈簧。它就像擺鐘裡控制鐘擺擺盪的重力，負責在可攜式計時器裡調整平衡齒輪的旋轉振盪。所謂平衡齒輪是一個圓形的轉子，不斷地來回旋轉振盪。右圖是一個現代的螺形平衡彈簧，以可調整的螺絲來微調。





早期時鐘機械原理的發展<5>錨形擒縱器

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1670年左右由英國人發明的錨形擒縱器，是一種貌似船錨的槓桿裝置。鐘擺擺動時會帶動這個錨桿，卡住又鬆脫擒縱輪上的鋸齒，以此控制擒縱輪不可逆轉地一次次前進固定的時段。與早期擺鐘所使用的立軸擒縱器不同的是，錨形擒縱器可以讓鐘擺只擺盪很小的幅度，於是就沒有必要讓鐘擺保持在擺線上運行。另外，這項發明也讓細長的秒擺實際可行，因而產生一種嶄新直立在地板的鐘殼設計，也就是後來所謂的爺爺鐘。