第162章 鐘錶原理及實踐（1 / 1）
沈方在架子上安裝了一個齒輪，齒輪上固定著一根錶針，錶針和齒輪之間還有一個畫有60個刻度的錶盤，以方便觀看錶針的移動。然後在這個齒輪之後安裝了一組傳動齒輪，並把一個纏了許多圈細繩的齒輪接到傳動齒輪之上，細繩垂下的末端吊著一個鉛塊。
沈方鬆開手，只見鉛塊因重力下落，帶動著齒輪快速轉動，錶針飛快轉了幾十圈，直到纏著細繩的齒輪旋轉到盡頭，鉛塊垂在空中一動不動，指標才停了下來。
“剛才大家看到的便是簡化後的原動系，傳動系和指標系。鉛塊的重量可以讓指標旋轉，但缺乏約束便會很快轉完；鐘擺可以擺動固定的時間，但卻無法長期擺動。如果能將兩者結合起來，那麼既可以每次轉動固定的時間，又可以持久地轉動。將兩者結合起來的裝置就是我手中這個擒縱調速器。”
“擒縱調速器由擒縱輪和擒縱叉組成，擒縱輪與提供動力的原動繫帶動的齒輪相連，擒縱輪轉動，傳動系的齒輪組才會轉動，指標也就可以轉動。”沈方一邊解釋，一邊將擒縱輪安裝到木架之上，並和掛著鉛塊的齒輪咬合在一起。在擒縱輪之上又安裝了一個小滑片，卡住了擒縱輪的旋轉。“鐘錶需要轉動時，便撥動鐘擺，鐘擺透過連線的擒縱叉挑起這個小滑片，原動系由於鉛塊的重量拉動，便開始轉動，並給了擒縱叉一個回彈的微弱力量來保證鐘擺持續擺動。而小滑片將擒縱輪的下一個齒卡住。直到鐘擺下一次擺動時，繼續用擒縱叉將小滑片撥開。”
沈方一邊解釋，一邊安裝好鐘擺和擒縱叉，然後取下掛有鉛塊的齒輪，將細繩再次纏繞了十幾圈，放回原處。所有裝置固定好之後，沈方撥動鐘擺，只見錶針隨著鐘擺的擺動，一格一格地旋轉起來，離得近的王壽光等人，聽到清楚的“叭嗒”聲音，第一個聲音是因為擒縱叉擊打到擒縱輪的限位柱的“叭”聲，第二個聲音則是小滑片卡住擒縱輪下一個咬齒的“嗒”聲。
人類歷史上第一個精確計時的鐘表就這麼誕生了。
所有的人眼見著沈方把一個個看似簡單的元件組合在一起，居然就製成了猶如神物般的“鐘錶”，不需要沈方再提醒，紛紛鼓起掌來，有的人嫌看得不清楚，便站起身來，結果擋住了後面的大工，於是後面的人紛紛站起。
沈方示意大家坐下，等掌聲平息下來後，沈方接著說，“鐘錶的原理就是這麼簡單，但是這個樣品還遠遠不夠，大家肯定也發現了，憑這纏繞了十幾圈的鉛塊，只能讓鐘錶執行幾分鐘、十幾分鍾。如何增加時間？有多種方法，第一種就是多繞幾圈，這個辦法簡單，但沒有必要。第二種就是利用齒輪比的放大作用。比如，一個內外兩圈的齒輪滾筒，外圈是160個齒，內圈是16個齒，齒輪比為10，那麼三個這樣的齒輪滾筒串起來可以達到1000倍的齒輪比，幾天卷一次也可以保證鐘錶持續工作。不過增加了齒輪比，傳動系的齒輪也需要進行調整，各位大工可以自己除錯。”
“前兩種方法適合城裡街道所用大型鐘錶的設計，而第三種方法才是各位大工需要掌握的增加時間的方法，那就是把原動系所需要的重力，改成彈簧鋼發條的彈力，並透過扭動旋鈕給發條上勁兒來保持鐘擺的力量。這就是鐘錶的上條播針系。透過上條播針系不僅可以給發條上勁兒，還可以透過離合，直接旋轉錶針，調到合適的位置。”
“另外，大家看到這裡只有秒針在轉動，分針很簡單，做一個秒針與分針60倍的齒輪比即可讓秒針旋轉一圈的時候，分針旋轉六十分一圈。時針也很簡單，做一個分針與時針的12倍的齒輪比，即可讓分針旋轉一圈的時候，時針旋轉十二分一圈，正好是12小時轉一圈。”
王壽光問道，“為什麼不做個24倍的齒輪比，讓一天12個時辰、24個小時一圈轉完，何必轉兩圈？”
“也沒有什麼不可以，不過古人講究子午流注，子正和午正正是陰陽之氣轉換之時，用來區分上午、下午，我覺得更加合理。”
王壽光仍然有些疑惑，但也沒有堅持爭辨此事。
“有了以上的基礎，相信大家已經能夠做出一個合格的座鐘，還是以三天為期，七月二十七午正同時開始啟動座鐘，七月二十八午正來驗證各位大工座鐘的準確率，以準確程度進行排名。”
“最後便是手錶的製造，手錶也叫腕錶，其零件比座鐘還要多，比座鐘更加精細，但在各個領域使用起來都更加方便。大家手中的圖紙，其實便是機械手錶的結構圖，從圖中可以清楚地看到，手錶一樣有原動系，傳動系，擒縱調速器，上條播針系和指標系。只不過鐘擺改成了擒縱調速器中的擺輪。”
“大家看手中這張示意圖，當傳動系將能量傳到擒縱輪上時，它便開始旋轉。而與擒縱輪相連的一個叫擒縱叉的零件也會隨之擺動。擒縱叉的尾部連著擺輪，擒縱叉的左右擺動也會使擺輪開始順反旋轉，於是來自原動系的能量便間接地帶動擺輪的轉動。”
“擺輪的需要用較重的金屬製造，這樣便能讓原動系、傳動系等一系列與之間接相連的齒輪，轉動起來更困難，好讓原動系發條提供持續輸出，而非一下子就沒力了。另一方面，擺輪上連著一個纏繞許多圈的細絲，叫遊絲。這根彈性細絲也會隨著擺輪的轉動而有規律地收縮舒張。而正是它的收縮舒張具有一定的週期性，所以擺輪也能有周期地正反轉動，達到與鐘擺相同的效果。”
“與鐘擺透過調整鐘擺臂長度即可確定擺動時間不同，擺輪正反轉動的時間需要各位大工自己根據已做成功的座鐘時間進行除錯。所以手錶的製作待七月二十八日，座鐘比賽塵埃落定，最精確的鐘表所示時間成為昌國標準時間後，再根據各位大工的報名情況進行研發。”
沈方其實也沒有說鼓舞人心的話，可是夫子廟內依然響起了雷鳴般的掌聲。