① 機械擺鍾是利用單擺的等時性製作的幾個具體的工作原理是什麼
自擺鍾的工作原理
擺鍾是利用擺錘的周期性振動(擺動)過程來計量時間,時間=擺的振動周期×振動次數。而擺的振動周期
T=2π(l/g)^0.5
一般來說,擺的重量是確定的,調節擺的引用長度(l)即可調整擺的振動周期。擺的引用長度減短,時鍾變快;反之則變慢。對精密擺鍾,也有用附加重物法來微調擺的振動周期。擺鍾放置在不同的地理位置(不同的地球緯度和海拔高度)中,擺錘的重力加速度會發生變化從而影響其振動周期。擺鍾放置在不同溫度和氣壓的環境中,也會引起振動周期的變化。溫度變化會引起擺的各部分尺寸包括擺的引用長度的變化。一般是溫度升高,擺脹長而鍾變慢;反之則擺縮短而鍾變快。因此,精密擺鍾常用不同的線脹系數的材料製成溫度補償管,以補償溫度影響。氣壓的變化會引起空氣阻力和空氣密度的變化,從而引起振動周期的變化。因此,精密的擺鍾常將擺安裝在恆壓的殼體中,以消除氣壓影響。
擺的振動幅度影響到鍾的等時性。振幅愈小,振幅變化所造成的日差(見鍾表日差)變化愈小,即等時性愈好,因而精密擺鍾常採用長擺桿小擺幅。但是,小擺幅對外界來的震動和撞擊很敏感,因而對安裝環境要求很高。擺鍾的走時日差一般可以達到20秒/天以內,精密擺鍾達千分之幾秒。
擺動的鍾擺是靠重力勢能和動能相互轉化來擺動的,簡單的說,如果你把鍾擺拉高,由於重力影響它會往下擺,而到達最低位置後它具有一個速度,不可能直接停在那(就好象剎車不能一下子停一樣),它會繼續沖過最低位置,而擺至最高位置就往回擺是因為重力使它減速直到0,然後向回擺(就象往天上仍東西,它會在上升中減速到0,然後落下)。如此往復,就不停的擺動了。
按照上述,鍾擺可以永遠擺下去,但由於阻力存在,它會擺動逐漸減小,最後停止.所以要用發條來提供能量使其擺動。
② 發條是給鍾擺——操縱系統,還是給齒輪——轉動系統,提供動力
給齒輪提供動力,然後齒輪再給鍾擺,抵消擺動過程中的能量損失
③ 機械擺鍾原理
機械擺鍾有兩個發復條動力源,一個制為走時動力源,一個為報時動力源。走時齒輪帶動時針、分針顯示時間。報時齒輪帶動鍾錘敲打盤條報時。由於發條動力有初始力量較大而末尾力量較小因而齒輪速度就有變化造成,計時了誤差。為了克服這個問題採用了鍾擺限制計時齒輪的走時速度,這樣方案很精確,並且發展到手錶中的擺輪。
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④ 擺鍾的發條起什麼作用
上緊發條對擺鍾和機械手錶重要作用。 當我們給靜止的鍾擺以外力時,鍾擺便左右擺動起來,但是,如果不繼續給於外力.鍾擺擺動一會兒便會重新靜止下來。
⑤ 機械擺鍾是怎樣補充能量的
機械鍾表中,利用帶簧(發條)恢復變形所放出的能量或利用重物下降的重力作能源,以機械振動系統為時間基準,實現計量時間和時段的機械機構。機械鍾表機構有多種類型,但一般都由原動系、傳動系、擒縱調速系、上條撥針系和指針系組成,工作原理基本相同(圖1)。此外,日歷手錶中還包括日歷(或雙歷)機構,自動手錶中還包括自動上條機構。
原動系 儲存和傳遞工作能量的機構。分為重錘原動系和彈簧原動系兩類。
重錘原動系 利用重錘的重力作能源。多用於簡易掛鍾(圖2 )和落地擺鍾。重錘原動系結構簡單,力矩穩定,但當上升重錘時,傳動系與原動系脫開,鍾表機構停止工作。
彈簧原動系 利用捲成螺線形的帶簧(發條)恢復變形所放出的能量作能源。帶簧一端與軸連接,另一端與一個不動的零件或發條盒的殼體連接。彈簧原動系用作攜帶式鍾表的能源,也用於擺鍾上。彈簧原動系有帶固定條盒式、不帶條盒式和帶活動條盒式等3種類型。
傳動系 將原動系的能量傳給擒縱調速系的一組傳動齒輪。通常由一系列輪片和齒軸組成(圖3),在主傳動中輪片是主動齒輪,齒軸是從動齒輪。傳動比按照以下公式進行計算:
i=Z1/Z2
式中Z1為主動齒輪齒數,Z2為從動齒輪齒數。對於有秒針裝置的鍾表,其中心輪的輪片到秒輪的齒軸的傳動比必須等於60。鍾表傳動系的齒形絕大多數是專門設計的(見鍾表齒形)。
傳動系可按「二輪」(時輪和分輪)在表機芯的平面配置分為兩類:①中心二輪式,二輪在表機芯的中央。它又包括直接傳動式、秒簧式、短秒針和無秒針式、雙三輪式。②偏二輪式,二輪不在表機芯中央。它又包括頭輪傳出式、二輪傳出式、三輪傳出式。
直接傳動式是經常採用的傳動系之一(圖3)。在這種傳動方式中,分輪上部有一凹槽,分輪依靠摩擦與中心輪管相配合;走針機構的運動由中心輪來帶動。
擒縱調速系 由擒縱機構和振動系統構成。按振動系統的特點可分為兩類:①有固有振動周期擒縱調速系。它具有可以獨立進行振動的、有穩定周期的振動系統。手錶、鬧鍾中的走時系統的擒縱調速系屬於此類。②無固有振動周期擒縱調速系(圖4 )。它沒有能夠獨立進行振動的振動系統。這種調速系中的所謂振動系統的往復振動,完全依靠擒縱機構的往復運動。機械鬧鍾中的鬧時系統的擒縱調速系屬於此類。這種調速系精度要求不高,結構簡單,工作可靠,抗外界干擾能力強,在機械式定時器和鍾表引信中大量採用。
擒縱機構 聯系傳動系和振動系統的一種機構。其作用是把原動系的能量傳遞給振動系統,以維持振動系統的等幅振動;並把振動系統的振動次數傳給指針機構,達到計量時間之目的。擒縱機構種類很多,按其與振動系統聯系的程度可分為兩類。①非自由式擒縱機構:擒縱機構和振動系統經常保持運動上的聯系。它包括直進式、後退式和工字輪式擒縱機構等。②自由式擒縱機構:只有在釋放和傳沖階段,擒縱機構和振動系統才保持運動上的聯系,其餘階段振動系統處於自由運動狀態。它包括有銷釘式、叉瓦式和天文鍾式擒縱機構等。
①後退式擒縱機構(圖5):廣泛用於低精度擺鍾。它的叉瓦鎖面和沖面是同一平面(工作面);進瓦的工作面是一圓柱面,其圓心與擒縱叉的轉動中心不重合;出瓦的工作面是一平面。叉瓦和擒縱叉作成一體。傳沖後,叉瓦工作面將迫使擒縱輪後退一個角度。
②叉瓦式擒縱機構(圖6):應用最廣的擒縱機構之一。工作時,擒縱輪由傳動系取得能量,通過擒縱輪齒和叉瓦(進瓦或出瓦)的作用轉變為沖量傳送給擒縱叉;通過擒縱叉的叉口和雙圓盤的沖擊圓盤上的擺釘的相互作用,再將沖量傳給振動系統。雙圓盤的保險圓盤和叉頭釘,擺釘和擒縱叉的喇叭口是保證機構正常工作的保險裝置。
③銷釘式擒縱機構(圖7):與叉瓦式擒縱機構的不同之處是,在擒縱叉上用兩根圓柱銷釘代替叉瓦,沖量只沿擒縱輪齒沖面傳遞。這種擒縱機構結構簡單,精度要求低,製造方便,多在鬧鍾和低精度表中採用,俗稱粗馬結構。
振動系統 作為時間基準的機構。振動系統的振動周期乘以被測過程內的振動次數,即為該過程經歷的時間。機械鍾表常用的振動系統有擺、扭轉擺和擺輪游絲振動系統。
①擺:由擺錘、擺桿、掛擺裝置和周期調節裝置等組成。用於固定式鍾中(圖2 )。當擺錘在外力作用下偏離鉛垂線(平衡位置)任一角度而放開後,在重力作用下,擺錘將繞支點作往復運動。振動過程是擺的動能和位能交替轉換的過程。
②扭轉擺:主要由擺盤和懸絲組成(圖8)。懸絲下端固定擺盤,上端固定在不動的支點上。懸絲的截面可為矩形或圓形。扭轉擺常與後退式擒縱機構或叉瓦式擒縱機構構成擒縱調速系。扭轉擺有較長的振動周期(幾秒~幾十秒),多用於能量較節省而走時延續時間較長的固定式鍾。
③擺輪游絲振動系統(圖9):游絲的內外端分別固定在擺軸和擺夾板上。擺輪受外力作用偏離其平衡位置開始擺動時,游絲就被扭轉而產生位能,通常稱為恢復力矩。該力矩促使擺輪向其平衡位置運動。
上條撥針系 卷緊原動系中的發條和撥動時針、分針以校正鍾表所指示時間的機構(圖10)。上條時,立輪和離合輪處於嚙合狀態。撥針時,離合輪和立輪脫開而與撥針輪嚙合。
⑥ 擺鍾為什麼能擺個不停而且還能保證鍾表時間的准確性
機械擺鍾的工作原理是動能-勢能的相互轉換
發條上緊了,蓄滿勢能(形變勢能)
發條放鬆,勢能轉換為動能,輸出給「鍾擺」,補充「鍾擺」擺動時所消耗的能量。
當「鍾擺」擺動到一定的高度(重力勢能最大,動能為零),下跌(勢能轉換為動能)使「鍾擺」往回擺動到另一端......
計時則是按其每分鍾擺動多少次(60)來設定、計算的。
原來的靠重力擺動的鍾擺是靠"重力勢能"和"動能"相互轉化來擺動的,簡單的說,如果你把鍾擺拉高,由於重力影響它會往下擺,而到達最低位置後它具有一個速度,不可能直接停在那(就好象剎車不能一下子停一樣),它會繼續沖過最低位置,而擺至最高位置就往回擺是因為重力使它減速直到0,然後向回擺(就象往天上仍東西,它會在上升中減速到0,然後落下).如此往復,就不停的擺動了.
按照上述,鍾擺可以永遠擺下去,但由於阻力存在,它會擺動逐漸減小,最後停止.所以要用發條來提供能量使其擺動.
⑦ 機械擺鍾的垂體怎麼運作
機械擺鍾有復兩個發條動力源,一個為走制時動力源,一個為報時動力源。走時齒輪帶動時針、分針顯示時間。報時齒輪帶動鍾錘敲打盤條報時。由於發條動力有初始力量較大而末尾力量較小因而齒輪速度就有變化造成,計時了誤差。為了克服這個問題採用了鍾擺限制計時齒輪的走時速度,這樣方案很精確,並且發展到手錶中的擺輪。
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⑧ 機械擺鍾怎麼做
機械擺鍾的原理:來利用了擺自的定時性,也就是說,只要擺臂一樣長,在地速一致的情況下每一個周期所用的時間一樣,而與擺動幅度無關。
步驟:
1利用一個擒縱叉將擺的左右工作時間「提取出來」,也就是說:當擺擺動到左極限時觸動擒縱叉的左限位時,被發條蓄力的齒輪釋放旋轉,隨即被擒縱叉的右限位卡住,只有當擺擺動到右極限位置時觸動擒縱叉的右限位,被發條蓄力的齒輪再次釋放旋轉,隨即被擒縱叉的左限位卡住
2
就這樣反復循環,齒輪在發條的驅動下,在擺和擒縱叉的共同作用下,擺鍾里的齒輪以穩定的時間間隔運轉,再通過減速齒輪帶動分針和秒針
3把擺臂做成捲曲的,形狀不重要,只要長度合適就行了。
⑨ 老式鍾擺時鍾的動力來源是什麼不要和我說什麼勢能和動能,我都懂,只問動力來源。
老式的擺鍾動力,最早是繩索上掛著像秤砣一樣的重錘,繩索繞在比較粗的軸上,利用重力產生扭矩,帶動齒輪轉動。一般擺鍾有兩個重錘,一大一小,當粗軸上的繩索釋放到大的重錘快到最低點時,需要拉動粗軸上的連著小重錘的另一根繩索,使粗軸相反轉動,把掛大重錘的繩索再次纏上去。鍾擺、棘爪和棘輪限制轉動的速度。棘輪和棘爪的作用一個是控制扭矩釋放的速度,再一個是給鍾擺傳遞一個微小的推動力,彌補鍾擺因各種阻力造成的動力損失。後來先進些,用鎖鏈代替了繩索。再後來,用發條取代了重物,這樣的鍾表就需要上弦了,也不再是擺鍾。