未来没有电池，那机械表怎么准确计时呢我们介绍提供动力的发条，减缓发条旋转速度的齿轮，控制旋转速度的擒纵机构和提供精确计时频率的摆轮组机械表如何在中间阶段没有电池的情况下准确计时我们推出了固定零件的夹板，防止弹簧反转的棘爪，将秒针转动传递给分针的齿轮以及数太阳的功能但这仍然留下了一个大问题——如何在不打开外壳的情况下上发条并设置日期和时间本期我们就通过转动手柄来解决这个问题

手柄转动机构

首先我们来看下面连接的皇冠和杆子这个表冠是操作机械表的主要界面

表冠安装在表壳外面，与使用者直接接触。手柄有一个方形截面，它配备了两个部分—一个垂直轮和一个离合轮，

竖轮有一个圆孔，所以可以很容易地在手柄上转动。且离合轮的方孔与手柄的方形结构相吻合，使其只随表冠转动，

让我们把这些零件组装起来。我暂时藏起了日期戒指，以防它挡住我们的视线:

注意手表的背面垂直轮与冠状齿轮啮合为了转动垂直轮，我们必须首先让离合轮紧紧地推动它—我在下图中用蓝色箭头标记了这个推力竖轮和离合轮相邻表面的形状接近如果我们现在转动表冠，它们会互相锁住最后，我们可以顺时针转动冠齿轮，并驱动上弦机构的其余部分

但如果我们逆时针旋转表冠，竖轮和表冠齿轮会被棘爪卡住，离合轮会沿着相邻面的形状被推开这种安全机制确保了即使表冠扭转方向错误，也不会损坏机芯

看来我们通过转表冠达到了上弦的目的但是还有一个小问题需要解决——我们需要一个外力，能够把离合轮推向竖轮

而且，在某些时候我们想通过转动表冠来达到其他目的除了上弦，还应该能独立调整日期和时间我们将通过推拉表冠到不同的位置来切换这三种功能让我们建造这样一个开关装置

现在，如果我们拉出或推入表冠，这两根杆将绕着它们的支点转动，并以一种极其复杂的方式相互驱动:

从正面透视推拉式表冠

如果其他部分放在一起展示，我们就很难看出它们是如何工作的，所以让我们隐藏不相关的部分。推拉表冠时，观察两根杆如何互锁:

从背面透视推拉式表冠

手柄杆上的凹槽将小杆锁定在设定杆上，这样推拉表冠就可以驱动设定杆它上面的另一根小杆也会推动和钩住校准杆，这样表冠也会一起带动校准杆

目前这个机构还没有发挥任何作用，只好在标定杆上方的小杆上加了设定轮:

拨轮可以在杆上自由转动。如果我们现在拔出表冠，我们可以看到设置轮将与上方的分针轮啮合:

通过转动设置轮，我们可以设置机械表的时间，但为了转动这个轮，我们必须滑动离合轮来推动设置轮，这样表冠的旋转就会通过离合轮传递到设置轮:

这就提出了一个挑战——我们需要根据不同的工作模式改变离合轮的位置，使其在上弦时与竖轮啮合，在设定时间时与设定轮啮合。这将使离合器杆伸出来:

在下面的特写中，你可以看到离合杆刚好与离合轮上的凹槽相吻合，所以当离合杆绕其支点转动时，会向内或向外推动离合轮使其滑动至于离合杆是怎么驱动的，那是因为我们拉表冠的时候设定杆会推动它

我们几乎完成了这个小曲柄机构，但还有三个小细节首先，我们必须固定这些部件——没有什么可以阻止它们从精心安排的位置上脱落第二，拔表冠的时候，没有专门的卡扣来固定——转表冠的时候，我们可能会不自觉的推一下，来改变工作模式最后，当我们完全按下表冠切换回上紧模式时，我们希望离合器杆可靠地返回到其初始位置

这个定位杆用螺丝锁在主夹板上，防止其他部分脱落它的各种胳膊和腿也能压住零件我们来看看如何通过设置定位杆来解决另外两个问题

当我们推拉表冠时，设置杆上的小杆会扣入这三个凹槽中的一个为了跳到不同的凹槽，这个小杆必须弯曲定位杆的长臂，这就产生了将小杆推入最近的凹槽的张力最终我们得到了三个位置，可以平衡各部分的受力——一旦锁定，就不用担心转表冠时不小心切换工作模式了

关于设置定位杆的最后一点是，它的一小部分紧在另一端的离合杆上，我用灰色箭头指出了它的位置:

当离合器杆转动时，这个金属弹片可以很容易地将离合器杆转回当表冠处于设定日期或时间模式时，设定杆会阻止离合杆弹回，但一旦我们回到上弦模式，定位杆的弹性件会使离合杆回转，从而也使离合杆滑回

事实上，这里还有另一个令人惊叹的设计，只是从平面图上看是隐藏的如果你记性好，中间没有电池，机械表怎么走得准在介绍棘爪的章节开始，我们在安装发条上夹板之前，先在主夹板上安装了一个小杠杆，然后接着讲如何防止发条带棘爪反转

这个小杠杆的短端与离合轮的凹槽相吻合。当我们拔出表冠并驱动离合轮时，小杠杆会转动:

当杠杆转到底部时，它会摩擦摆轮，使其无法移动——这将使手表停止这样一来，当我们将表冠拉到底，进入时间设置模式时，这个停止杆就会阻碍摆轮的摆动，使手表停止在英语中，有一个词hacking来形容这个动作所以我们在设置时间的时候，秒针不会同时自行旋转，有助于提高校准时间的准确度

让我们把所有的零件放在一起，看看整个曲柄机构是如何工作的。当表冠完全前进时，它的旋转将驱动离合器轮，然后是垂直轮，然后是表冠齿轮，然后是棘轮并将其上紧，

当表冠完全拔出时，它的旋转将驱动离合轮，设置轮，分轮，时轮和隐藏在时轮中的轮管。

最后，当表冠被推到中间位置时，我们将进入日期设置模式。但为了达到这个目的，我们还需要多加一个日轮，所以我们把它放在主夹板的小槽里:

注意，换日轮可以在凹槽中上下滑动如果我们把表冠拉到中间位置，转动它，我们就可以转动日轮，它可以钩住日期圈里面的齿

我个人认为这整个旋转手柄机制是一个机械奇迹这些错综复杂，相互协作的组件以极其有序的方式排列，每个组件都可以承担多重角色老式怀表只有一个上弦按钮，它的表冠只用来设置时间，但现在它意味着摆脱上弦按钮，所以整个机构也被称为无钥匙机构我们只需要使用一些精心设计的零件和一个表冠，就可以控制手表的不同设置功能

我们几乎完成了手表机芯的制作最后安装的组件可以让手表在我们走路的时候自动上链

自动上弦机构

当一个人戴上手表，活动手臂，手表的空间方位会在这一天不断变化即使在走路时，手表也相对于地面轻微摆动一般来说，用于移动手表的所有能量都被浪费了，但自动上弦装置会试图捕捉一些能量来给主发条上紧

要了解它的工作原理，首先要把整个自动上链机构放到手表上它的主要部分是一个可以绕中心自由旋转的配重

配重可以自由旋转，这一点非常重要。在下图中，我将旋转手表的空间方位，重力会一直向下拖动配重，这使得配重相对于手表的其余部分旋转:

回想一下我们在中期讨论过的上弦机构，你可能还记得棘轮只能向一个方向转动，因为棘爪要防止主发条自发反转但是，配重可以前后摆动，这通常意味着任何与之相连的齿轮传动系统也会向两个方向转动

但是，如果你回头看看自动上弦机构，你会发现一些特别的东西——来回转动配重，输出齿轮只会朝一个方向转动。我在齿轮上放了一个小黑点，这样你可以看得更清楚:

为了理解发生了什么，让我们先来看看这个机制中涉及的所有部分:

当配重旋转时，连接到配重底部的绿色齿轮将驱动两个蓝色齿轮这部分大部分类似于我们之前看到的夹板固定的齿轮组可是，你可能已经猜到了，这种单向传输的秘密在于黄色和蓝色齿轮的双重组合

蓝色齿轮可以在黄色齿轮上自由转动，鱼形杆也可以绕着蓝色齿轮上的孔转动请注意，黄色齿轮内部有一个特殊的形状

当你逆时针转动蓝色齿轮时，鱼形杆正好滑入黄色齿轮内当你顺时针转动蓝色齿轮时，其中一个鱼杆会抓住黄色齿轮并驱动它这个奇妙的机制将蓝色齿轮的动力单向传递给黄色齿轮

自动上弦机构有两个这样的齿轮——一个顺时针旋转时会驱动输出轮，另一个逆时针旋转时会驱动输出轮

注意我重点强调的那一对黄色和蓝色的齿轮，哪一对真的是直接从配重齿轮接受动力，传递到输出齿轮同时，只有一对这样的齿轮被激活——另一对要么空转，要么充当改变旋转方向的中介，以确保输出齿轮总是以正确的方向缠绕

与附在配重上的齿轮相比，输出齿轮转动得非常慢，所以要完全上紧它需要很大的摆臂但是，在一天中，自动上弦机构通常可以保证弹簧有足够的能量

机械表的实际尺寸

在目前为止的所有传说中，为了便于观察，我们都把零件放大了很多倍，但是在下面的最后一张图中，你最终会发现，所有的零件其实都很小。

机械表周围的圆角矩形代表一张信用卡的大小——如果你手头有一张，你可以在屏幕上进行比较希望这能让你意识到我们介绍的零件的真实尺寸有多小

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20世纪70年代，机械表开始被石英表取代石英表是由应时晶体振动的电子计数计时伴随着科技的发展，大众佩戴的手表越来越依赖数字电路现代智能手表只是在外观和佩戴位置上与原厂手表相似

机械表没有电子表准确它们更脆弱，需要定期维护尽管有这些缺陷，这些设备向我们展示了机械工程的微妙之处通过巧妙运用微型齿轮，杠杆和弹簧，并将它们有机地结合起来，机械表从冰冷的零件变成了鲜活的生命

翻译:放羊

版本:深度