闹钟结构性能原理.docx

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1、闹钟结构性能原理带有闹时装置的钟。既能指示时间，又能按人们预定的时刻发出音响信号或其他信号。通常置于台子上使用的称台式闹钟；主要为旅行使用的称旅行闹钟。闹钟的机芯结构主要有机械式和石英电子式两大类，其他如晶体管摆轮游丝式、音叉式等类型已很少用。日用机械闹钟的走时日误差一般在120秒/日以内,石英电子闹钟的走时日误差一般在0.2秒/日以内。结构机械闹钟的机芯结构包括走时和闹时两大系统。一走时系统。其中的原动系以发条为贮能元件，所贮能量一般有1天的和8天的两种。贮能1天的闹钟常采用不带发条盒的结构；传动系中的齿轮常采用修正摆线的销形啮合，其小齿轮（貂轮）以圆柱形钢丝作轮齿；擒纵机构多采用销钉式（俗

2、称粗马），它以圆柱形钢丝作叉销,成本较低,但走时精度亦较低；振动系统采用摆轮游丝式。由于摆轮的转速较高，振动周期为06秒的摆轮,摆轮轴与摆轴承在24小时中往复转动摩擦达28.8万次，因而对摆支承的结构和材料的选择直接影响到钟的寿命。为提高寿命，中国生产的闹钟的摆轮轴与摆轴承采用圆柱形配合结构，摆轮轴顶端为较大曲率半径的球面,摆轴承用廉价的玻璃钻,这种面接触或线接触成倍地延长了钟的维修周期和走时寿命。游丝常采用磷青铜或银基合金制成。二闹时系统：通常包括闹时原动机构、传动机构、擒纵机构和对闹机构4个部分。闹时原动机构也可与走时原动机构共用一根发条，但在发条轴上增加有限位机构，以控制闹时释放发条的长

3、度；闹时擒纵机构对振动周期等时性要求不高，故常采用无固有振动周期的擒纵调速器而不用摆轮和游丝，打锤安装在叉轴上。机械式音乐闹钟上还带有以闹发条驱动的带拨针的滚轮，拨针按曲谱排列，拨动音簧，演奏出音乐。性能机械闹钟是用发条储存能量，是一种高镒钢材料；经过许多级别齿轮增加角速度，注意齿形不是渐开线，是摆线，为了减少摩擦力，适合在小力矩下高效率传动；经过往复摆动的擒纵机构，一种有固有振动周期的结构实现定时要求，就是恒角速度；擒纵机构用的像发条的游丝是恒弹合金，是一种弹性元件，其机械特性受温度影响比较小。石英钟用石英晶体产生基本振荡，通过步进电机驱动齿轮组，带动指针组。原理机械钟表中，利用带簧发条恢复

4、变形所放出的能量或利用重物下降的重力作能源，以机械振动系统为时间基准，实现计量时间和时段的机械机构。机械钟表机构有多种类型，但一般都由原动系、传动系、擒纵调速系、上条拨针系和指针系组成，工作原理基本相同。此外,日历手表中还包括日历或双历机构，自动手表中还包括自动上条机构。原动系储存和传递工作能量的机构。分为重锤原动系和弹簧原动系两类。重锤原动系利用重锤的重力作能源。多用于简易挂钟和落地摆钟。重锤原动系结构简单，力矩稳定，但当上升重锤时，传动系与原动系脱开，钟表机构停止工作。弹簧原动系利用卷成螺线形的带簧（发条）恢复变形所放出的能量作能源。带簧一端与轴连接，另一端与一个不动的零件或发条盒的壳体连

5、接。弹簧原动系用作携带式钟表的能源，也用于摆钟上。弹簧原动系有带固定条盒式、不带条盒式和带活动条盒式等3种类型。传动系将原动系的能量传给擒纵调速系的一组传动齿轮。通常由一系列轮片和齿轴组成，在主传动中轮片是主动齿轮,齿轴是从动齿轮。传动比按照以下公式进行计算：i=ZlZ2式中Zl为主动齿轮齿数，Z2为从动齿轮齿数。对于有秒针装置的钟表，其中心轮的轮片到秒轮的齿轴的传动比必须等于60o钟表传动系的齿形绝大多数是专门设计的。传动系可按“二轮”（时轮和分轮）在表机芯的平面配置分为两类：中心二轮式，二轮在表机芯的中央。它又包括直接传动式、秒簧式、短秒针和无秒针式、双三轮式。偏二轮式，二轮不在表机芯中央

6、。它又包括头轮传出式、二轮传出式、三轮传出式。直接传动式是经常采用的传动系之一。在这种传动方式中，分轮上部有一凹槽，分轮依靠摩擦与中心轮管相配合；走针机构的运动由中心轮来带动。擒纵调速系由擒纵机构和振动系统构成。按振动系统的特点可分为两类：有固有振动周期擒纵调速系。它具有可以独立进行振动的、有稳定周期的振动系统。手表、闹钟中的走时系统的擒纵调速系属于此类。无固有振动周期擒纵调速系。它没有能够独立进行振动的振动系统。这种调速系中的所谓振动系统的往复振动，完全依靠擒纵机构的往复运动。机械闹钟中的闹时系统的擒纵调速系属于此类。这种调速系精度要求不高，结构简单，工作可靠，抗外界干扰能力强，在机械式定时

7、器和钟表引信中大量采用。擒纵机构联系传动系和振动系统的一种机构。其作用是把原动系的能量传递给振动系统，以维持振动系统的等幅振动；并把振动系统的振动次数传给指针机构，达到计量时间之目的。擒纵机构种类很多，按其与振动系统联系的程度可分为两类。非自由式擒纵机构：擒纵机构和振动系统经常保持运动上的联系。它包括直进式、后退式和工字轮式擒纵机构等。自由式擒纵机构：只有在释放和传冲阶段，擒纵机构和振动系统才保持运动上的联系，其余阶段振动系统处于自由运动状态。它包括有销钉式、叉瓦式和天文钟式擒纵机构等。后退式擒纵机构：广泛用于低精度摆钟。它的叉瓦锁面和冲面是同一平面（工作面）；进瓦的工作面是一圆柱面,其圆心与

8、擒纵叉的转动中心不重合；出瓦的工作面是一平面。叉瓦和擒纵叉作成一体。传冲后，叉瓦工作面将迫使擒纵轮后退一个角度。叉瓦式擒纵机构：应用最广的擒纵机构之一。工作时,擒纵轮由传动系取得能量，通过擒纵轮齿和叉瓦（进瓦或出瓦）的作用转变为冲量传送给擒纵叉；通过擒纵叉的叉口和双圆盘的冲击圆盘上的摆钉的相互作用，再将冲量传给振动系统。双圆盘的保险圆盘和叉头钉，摆钉和擒纵叉的喇叭口是保证机构正常工作的保险装置。销钉式擒纵机构：与叉瓦式擒纵机构的不同之处是，在擒纵叉上用两根圆柱销钉代替叉瓦，冲量只沿擒纵轮齿冲面传递。这种擒纵机构结构简单，精度要求低，制造方便，多在闹钟和低精度表中采用，俗称粗马结构。振动系统作为

9、时间基准的机构。振动系统的振动周期乘以被测过程内的振动次数，即为该过程经历的时间。机械钟表常用的振动系统有摆、扭转摆和摆轮游丝振动系统。组件摆：由摆锤、摆杆、挂摆装置和周期调节装置等组成。用于固定式钟中。当摆锤在外力作用下偏离铅垂线（平衡位置）任一角度而放开后，在重力作用下，摆锤将绕支点作往复运动。振动过程是摆的动能和位能交替转换的过程。扭转摆：主要由摆盘和悬丝组成。悬丝下端固定摆盘,上端固定在不动的支点上。悬丝的截面可为矩形或圆形。扭转摆常与后退式擒纵机构或叉瓦式擒纵机构构成擒纵调速系。扭转摆有较长的振动周期（几秒几十秒），多用于能量较节省而走时延续时间较长的固定式钟。摆轮游丝振动系统：游丝的内外端分别固定在摆轴和摆夹板上。摆轮受外力作用偏离其平衡位置开始摆动时，游丝就被扭转而产生位能，通常称为恢复力矩。该力矩促使摆轮向其平衡位置运动。上条拨针系卷紧原动系中的发条和拨动时针、分针以校正钟表所指示时间的机构。上条时，立轮和离合轮处于啮合状态。拨针时，离合轮和立轮脱开而与拨针轮啮合。