机械手表齿轮主传动系统的分析

机械手表齿轮主传动系统的分析

机械手表机芯完全是由几十个甚至上百个机械零件装配组合而成，经过后期的调校达到设计要求的计时精度方能成为合格的产品。机芯的结构基本由五个部分组成：能源装置、主传动系统、擒纵调速系统、上条拨针机构以及指针机构。文章我们主要举例分析机械手表机芯结构中主传动系统的工作原理、在机芯中起到的作用及中心二轮式和偏二轮式结构的差异。

标签：机械手表；轮系；传动系统；精密机械

主传动系统在机芯中充当什么角色？又是如何在机芯中起到怎样的“协调”作用？国内外机械手表中传动系统根据传动系统中二轮的位置是否在机芯中央分为中心二轮式和偏二轮式两种类型，中心二轮式和偏二轮式结构中主传动系统之间有什么区别呢？

机械手表传动系统一般采用齿轮传动。齿轮除了把能源装置的力矩输送给擒纵调速器，维持振动系统作不衰减的振动外，还把擒纵轮的转角按一定比例关系传递到秒轮、分轮及时轮，使指针机构指示出正确的时刻、日期或星期。

1 机械手表中主传动系统的结构、工作原理及其作用分析

1.1 机械手表中主传动系统的结构

主传动是指：把发条所产生的力矩由条盒轮传递到擒纵轮的齿轮传动，主传动系统包括条盒轮、二齿轴、二轮片、三齿轴、三轮片、秒（四）齿轴、秒（四）轮片和擒纵齿轴。不同的传动形式其主传动系统所包括的轮片和齿轴有所不同。

1.2 机械手表中主传动系统的工作原理

如图1所示：摆轮游丝系统的能量是由擒纵擒纵机构供给的，擒纵机构的能量来自于主传动系统，如果主传动系统传递给擒纵轮的力矩不稳定，那么，擒纵轮补充给摆轮游丝系统的能量就会发生变化，导致摆轮的振幅不稳定，可能使摆轮游丝系统产生非等时性。所以主传动系统的质量直接影响到手表的走时精度。

1.3 主传动系统在机械手表中的作用

作用一：主传动系统将能源装置输出的能量传递给擒纵机构以维持摆轮游丝系统不衰减的振动，同时在不增加发条圈数的条件下，延长手表一次上弦的持续工作时间（约40小时以上）。

作用二：把擒纵轮反馈回来的转角传递到秒轮和分轮，使秒轮每分钟转一圈分轮每小时转一圈，并带动表盘面的时间类附加机构1做出相应的指示。

2 主传动系统分类举例分析。

根据与条盒轮相啮合的第二个齿轮在机芯中的位置分类：

2.1 中心二轮式：与条盒轮相啮合的第二个齿轮位于机芯中央

中心二轮式传动系统根据机心设计的实际需要再细分为：秒簧式、小秒针式、直传式、双三轮式。

将直传式的秒轮从中心位置移开，使它与条盒轮在平面排列上不重叠。为了保持中心秒针，另增加了一个中心秒齿轴，它由三轮（或三轮通过背轮）带动。这样，安装秒针的中心秒齿轴不再是主传动链中的一环了。由于齿侧间隙，因此秒针将会出现抖动现象。为了消除这一抖动，要用一个片簧压住中心秒齿轴的端部或侧面，这个片簧称为秒簧，所以这种传动形式称为秒簧式如图2。由于将秒轮从中心位置移开，使轴向利用率得到提高，可以使机心厚度降低。因轴向间隙及轮片端面跳动而造成的零件之间的相蹭机率降低。但是秒簧增加了机芯能量消耗，而且消耗不稳定，它与簧片的制造误差、热处理情况以及安装都有关系。

为了便于制造，最早的机械手表是无秒针式。没有秒针在使用上不方便，不用耳朵听就不知道手表是否在走动。后来出现了偏秒针式即小三针，随后又从偏秒针式发展为中心秒针式即大三针。精密机械技术日趋发达，为了使机芯变薄，便于外观造型，或简化机心结构，加上无秒针结构在平面布置上对四轮位置没有限制，故此又有重新采用无中心秒针结构机心的可能。无中心秒针式又可以分为偏秒针和无秒针两种，偏秒针式应将四轮安排在表盘六点位。

2.2 偏二轮式：与条盒轮相啮合的第二个齿轮不位于机芯中央

偏二轮式的二轮不在机芯中心位置如图3，从而条盒轮的直径有可能增大，能量储备有可能增加，由于秒齿轴要支持中心秒针，所以需要在主夹板中心压入一个空管的中心轮，作为秒齿轴的径向支承和分轮的转轴，对中心管的轴向压合深度与垂直度的要求是很严格的。偏二轮式传动系统根据输出形式的不同分为：头轮输出式、二轮输出式、三轮输出式。

如图4头轮输出式传动系统的零件加工工艺性好（尤其是主夹板），在轴向位置排列上较为有利，可以加大条盒轮的厚度，调整和维修都比较方便。头轮输出式这种传动形式的一种典型结构是摩擦分轮空套在中心管上，并且与条盒轮相啮合。分轮与摩擦分轮套在一起构成双分轮部件，摩擦分轮靠摩擦来带动分轮，从而带动指示机构。

3 传动系统的整体优缺点分析

对于中心二轮式而言优势是机芯整体结构紧凑，设计、加工甚至维修难度相对简单，劣势是机心平面与轴向的空间利用率比较低从而限制了条盒轮直径的增大；对于偏二轮式而言，它的优势正好弥补了前者的劣势，机芯平面与轴向的空

间利用率比较高，对于提高机芯的整体性能提供了有利条件，条盒轮直径可以增大，间接提高发条的动力储备，提高机芯有效工作时间。劣势是设计与加工的难度比较高。