摆钟整机工作原理与传动形式

摆钟的整机工作原理如图2-6所示，它包括走时系统和报时系统两大部分。走时原动机构将发条的能量通过传动轮系经擒纵机构送到物理摆振动系统。补偿各种摩擦的能量损耗，维持摆的振动不息。同时摆振动系统再将振动周期信号（计时标准信号）传递给擒纵机构，并按规定传动比将信号通过传动轮系输送到指针机构，长短针按12∶1的转速关系指示时间。报时系统也设有原动机构和齿轮传动系，报时机构的动作受报时控制机构控制，在整点和半点打点报时，打点动作由传动轮系的打三轮轴通过八角凸轮传送到打点轴，执行打点，打点速度由离心调速器控制。

图2-6　摆钟的整机工作原理

图2-7是摆钟走时系统传动示意图。图2-8是摆钟报时系统传动示意图。

图2-7　摆钟走时系统传动示意图

1—走头轮　2—走二轮　3—走三轮　4—走四轮　5—擒纵轮　6—擒纵叉　7—二角凸轮　8—分轮　9—时针　10—分针　11—十二角凸轮　12—时轮　13—跨齿轴　14—跨轮片

图2-8　摆钟报时系统传动示意图

1—打头轮　2—打二轮　3—打三轮　4—打四轮　5—打五轮　6—风轮

摆钟走时系统主传动由走头轮开始，经过走二轮、走三轮、走四轮，最后到达擒纵轮（也称走五轮）。其中，走三轮在机芯中心，又称中心轮。其转速为每小时一转，分针即装在走三轮轴的前端，分针与轴的配合处为方榫，三轮与三轮轴的连接靠三轮片上的十字簧压紧后产生的摩擦力。正常走时传动靠摩擦力带动三轮轴和分针运转，拨针时，直接拨动分针，依靠分针中心的方孔和三轮轴端方榫传递外力矩，使之克服十字簧产生的摩擦力矩，让指针传动与主传动解脱，以校对时间，三轮轴的前部还压配有中心齿轴，它与跨轮啮合传递时针的运动。此外，三轮轴上，三齿轴的后面还紧配有二角凸轮，以传递整点和半点报时的动作信号。时轮管上还铆有十二角凸轮，以传递1～12整点打点次数的信息。

摆钟报时齿轮传动从打头轮开始，经过打二轮、打三轮、打四轮、打五轮，最后为风轮（又称打六轮）。其中打三轮上铆有八角凸轮，传递打点动作。打四轮的轮轴前端紧配有拨齿凸轮，凸轮上有拨销作拨动扇形齿板用。打五轮上铆有止钉，它与控制机构的开关杠杆协同工作，可使发音机构处于停顿状态。打六轮即为风轮，实际上是离心阻尼调速器，它可调节打点的速度，使之均匀动听。

摆钟报时控制机构工作原理如图2-9所示。

图2-9　摆钟报时控制机构

1—二角凸轮　2—十二角凸轮　3—扇形齿板　4—抬闸杠杆　5—开关杠杆　6—螺旋拉簧　7—拨齿凸轮　8—拨销　9—开关止钉　10—止钉　11—打五轮　12—夹板　A～E—折弯

摆钟报时控制机构的工作可分为三个阶段：休止、准备和打点。

（1）休止阶段：抬闸杠杆4依靠折弯C，支在夹板12上，拨齿凸轮7以其半径最小的曲面支住开关杠杆5的开关止钉9，而开关杠杆5则以它的折弯D挡住打五轮11上的止钉10，使发音机构处于停顿状态，开关杠杆5上另一折弯B则托住扇形齿板3。

随着走时机构运行，二角凸轮也顺着时针方向转动，在转过一定角度后，二角凸轮的曲面开始与抬闸杠杆4的折弯A接触，随着二角凸轮的转动，抬闸杠杆4渐渐地被抬起而作顺时针方向转动，当转到一定程度时，抬闸杠杆4的上臂开始与开关杠杆5的折弯D接触，并渐渐将后者抬起，当抬高到一定程度时，打五轮11上的止钉10就被折弯D所释放，发音机构的轮系开始运转，但刚转动而未来得及打点时，止钉10马上就被抬闸杠杆4的折弯C（双点划线所示位置）所挡住，于是控制机构进入准备阶段。

（2）准备阶段：控制机构进入准备阶段时，开关杠杆5的开关止钉9已经离开拨齿凸轮7，抬闸杠杆4在折弯D处把开关杠杆5托住，而后者的折弯B则仍旧托住扇形齿板3，但由于开关杠杆5已被抬闸杠杆4抬起了一段距离，所以折弯B与扇形齿板3的接触面已比前减小。随着走时机构的运行，二角凸轮1继续把抬闸杠杆4向上抬，后者则以其上臂在折弯D处把开关杠杆5抬起，开关杠杆5的折弯B则渐渐与扇形齿板3分离，当二角凸轮的最大半径快要转到折弯A处时，抬闸杠杆4与开关杠杆5也快到达它的最高位置，这时折弯B与扇形齿板3开始分离，后者被释放，作逆时针方向转动，直至它的折弯E与十二角凸轮2的曲面接触为止。当二角凸轮的最大半径刚越过折弯A后，抬闸杠杆4在重力作用下马上落下，并以折弯支在夹板12上，抬闸杠杆4的落下一方面释放了止钉10，另一方面还释放了开关杠杆5，后者被释放后作逆时针方向转动，直至折弯B插到扇形齿板3的齿凹当中时为止。由于止钉10已被释放，发音机构开始运转，于是控制机构进入打点阶段。

（3）打点阶段：机构进入了打点阶段后，发音机构开始运转并进行打点。在发音机构中，打三轮与打四轮（图2-8）两轴之间的传动比与打点凸轮的角凸轮的角数是相等的，这样就使打点锤每打一下，拨齿凸轮就转过一整圈。拨齿凸轮7在转动过程中，先是拨销8进入扇形齿板的齿凹中，然后拨齿凸轮7把开关止钉9抬起，于是开关杠杆5的折弯B从齿凹中退出，拨销8得以拨转扇形齿板的齿，当后者转过约一个齿距时，拨齿凸轮7释放开关止钉9，开关杠杆5的折弯B落入扇形齿板的齿凹内，防止后者落下，接着拨销8从齿凹中退出。这样，拨齿凸轮7每转一圈，打点锤打一下，扇形齿板则顺时针方向转过一个齿距。随着打点的进行，扇形齿板3渐渐被抬起，最终当折弯B落到扇形齿板3最后一个齿的外侧时，开关杠杆5一下子逆时针方向转过一个较大角度，直至开关止钉9支在拨齿凸轮7的凹口上为止。这时，折弯D就落入止钉10运动的轨迹圆内，于是止钉10被折弯D挡住，发音机构停止打点，而控制机构进入休止阶段。