哪个国家首先发明了钟表?
顺便说一下,时钟发展的历史:
东汉张衡制作了漏水转浑仪,用齿轮系统把大象和定时漏水壶连接起来。漏水的水壶滴着水推动大象均匀旋转,一天就一次。这是最早的机械钟。苏歌和韩红莲等。,北宋三年(1088)创制水运仪台,使用擒纵机构。
1350年,意大利人丹蒂制造出第一个结构简单的机械钟,日差15 ~ 30分钟,指示机构只有时针;1500 ~ 1510年,德国的Henleith首先用钢簧代替了重锤,创造了带有冠轮擒纵机构的小型机械钟。1582左右,意大利的伽利略发明了重力摆;1657年,荷兰的惠更斯将重力摆引入机械钟,创立了摆钟。
1660年,英国的胡克发明了游丝,用后退式擒纵机构代替了冠轮擒纵机构。1673年,惠更斯将游丝组成的调速器应用于便携式钟表;1675年,英国的克莱门特制作了最简单的带有叉靴装置的锚式擒纵机构,一直用于单摆挂钟。
1695年,英国的汤姆·平发明了I轮擒纵机构;1715年,英国的格雷厄姆发明了静态擒纵机构,弥补了后向擒纵机构的不足,为精密机械钟表的发展奠定了基础。1765年,英国的马奇发明了自由锚式擒纵机构,这是现代叉蹄式擒纵机构的前身。从1728到1759,英国的哈里森制作了高精度的标准航海钟;从1775年到1780年,英国的阿诺德创造了精密手表的擒纵机构。
从18到19世纪,钟表制造业逐渐实现了工业化生产,达到了相当高的水平。20世纪,随着电子工业的飞速发展,电池驱动的时钟、交流时钟、机电手表、指针式应时电子钟、数字式应时电子钟相继问世,钟表的日差小于0.5秒,钟表进入了微电子技术与精密机械应时融合的新时代。
钟表的类型
钟表的应用范围很广,品种很多,可以根据振动原理、结构和应用特点进行分类。按振动原理可分为利用低频机械振动的钟表,如摆钟、摆轮钟等。使用高频电磁振荡和应时振荡的钟表,如同步钟和应时钟;按结构特点可分为机械表,如机械闹钟、自动、日历、双日历、发条等;机电的,如电摆钟、电摆轮钟等。;电子钟,如摆轮电子钟、音叉电子钟、指针和数字显示应时电子钟等。
机械钟表的结构形式有很多种,但工作原理基本相同。它们都是由原动机系统、传动系统、擒纵调速器、指针系统和上发条系统组成。
机械钟表以发条为动力系统,通过一组齿轮组成的传动系统驱动擒纵调速器;然后由逃逸调速器依次控制传动系统的速度;传动系统在推动擒纵机构的同时带动指针机构,传动系统的转速由擒纵机构控制,因此指针可以按照一定的规律在表盘上指示时间;缠绕指针系统是一种用于缠绕弹簧或移动指针的机构。
此外,还有一些附加机构可以增加钟表的功能,如自动上弦机构、日历(双日历)机构、闹铃装置、月相指示和计时机构等。
原动机是储存和传递工作能量的机构,通常由箱轮、箱盖、杆轴、弹簧和弹簧钩组成。当弹簧处于自由状态时,为螺旋形或S形弹簧,其内端有一个小孔,套在杆轴的挂钩上。其外端通过发条外钩钩在盒轮内壁上。卷绕时,卷绕针系统转动卷绕轴,将弹簧紧紧地卷绕在卷绕轴上。弹簧的弹性作用使盒轮转动,从而带动传动系统。
传动系统是一组传动齿轮,将原动机的能量传递给擒纵调速器。它由两个轮(中心轮)、三个轮(通过轮)、四个轮(秒轮)和擒纵轮的小齿轮轴组成,其中叶片为主动齿轮,小齿轮轴为从动齿轮。钟表传动系统的齿形大多是基于理论摆线原理的修正摆线齿形。
擒纵调速器由擒纵机构和振动系统组成。它依靠振动系统的周期性振动,使擒纵机构保持准确而有规律的间歇运动,从而实现调速。叉蹄式擒纵机构是应用最广泛的擒纵机构。它由擒纵轮、擒纵叉、双盘和限位钉组成。它的作用是将动力系统的能量传递给振动系统,以维持振动系统的恒幅振动,并将振动系统的振动次数传递给指示机构,从而达到计时的目的。
振动系统主要由摆轮、摆轴、游丝、活动外桩圈、快慢针等组成。游丝的内外端分别固定在摆动轴和摆动夹板上;当摆轮受外力偏离平衡位置开始摆动时,游丝被扭转产生势能,称为恢复力矩。擒纵机构完成上述两个动作的过程,振动系统在游丝势能的作用下反方向摆动,完成另一半振动周期,这就是机械钟运行时擒纵调速器连续重复工作的原理。
绕针移位系统用于绕针和移位。它由手柄头、手柄轴、竖轮、离合轮、离合杆、离合杆弹簧、拉杆、压簧、拨针轮、跨轮、时轮、分轮、大钢轮、小钢轮、棘爪、棘爪弹簧等组成。卷绕和针设置都由手柄部分实现。上弦时,竖轮和离合轮处于啮合状态。当转动手柄头时,离合轮带动竖轮,竖轮穿过小钢轮和大钢轮将缠绕轴缠绕紧。棘爪防止大钢轮反转。拔针时,将手柄头拔出,拉齿在拉齿轴上转动,推动离合杆,使离合轮脱离竖轮,与拔针轮啮合。此时旋转手柄会通过跨轮带动时轮和分轮,达到校正时针和分针的目的。
钟表要求准确、稳定、可靠。但是,一些内部因素和外部环境条件会影响钟表的时间精度。内部因素包括各部件系统的结构设计、工作性能、材料选择、加工工艺和装配质量。比如发条力矩的稳定性,传动系统的稳定性,逃逸调速器的精度,都影响着走时精度。外界环境条件包括温度、磁场、湿度、气压、振动、碰撞、使用位置等。比如温度变化会引起钟表中润滑油和游丝性能的变化,从而引起行驶性能的变化;当环境磁场强度大于60奥斯特时,部分零件会被磁化而变慢;湿度会引起某些部件的氧化和腐蚀等等。
钟表的起源
古代人生活简朴,除了吃饭、打鱼、打猎、制作工具之外无事可做,所以日出而作,日落而息,没必要争时间。那么当人类群居,有交易的时候,也不过是‘日中为市,交易退居’。后来人事越来越复杂,尤其是农业兴起后,人类逐渐意识到时间的重要性。时间的概念随着人类文明程度的不同而不同,从早期的“即刻效应”到用标准的手表或日晷测量时间,再到要求精确的时间测量,“漏刻”的发明,再到后来的水钟的发明,通过增加滴水的重量来推动轴或使齿轮运转。直到十一世纪,机械钟才正式出现,机械钟用重锤代替水作为动力,带动齿轮运转。
手表发明的传说是16世纪纽伦堡(德国北部工业首都)的锁匠把它做得和鸡蛋一样大,所以叫“纽伦堡鸡蛋”。手表零件本身就含有动力,而且完全手工制作,配合系统改良,所以做出来的东西风格都不一样。
瑞士手表瑞士被誉为“手表王国”。它的钟表业统治了世界两个半世纪,现在仍然保持着世界第一的位置。瑞士的钟表业起源于以日内瓦为中心的法瑞边境Gnome山脉的山谷和盆地之间的小村镇。早在15世纪,日内瓦的珠宝商和金匠就开始制作手表。1601 65438+10月20日,日内瓦当局正式批准成立世界上第一个钟表贸易协会。当时日内瓦只有约300名钟表技师,年产量约5000只。到了18世纪中叶,日内瓦聚集了大量的制表师,他们经常在临街的底层开店招揽顾客,在顶楼一个安静的地方制作和修理手表。
日内瓦依靠钟表繁荣的经验启发了矮人大山深处的农牧民,他们也开始制造齿轮、弹簧和发条。一些当地青年在日内瓦等城市学习十几年甚至几十年,然后回到家乡开办自己的手工作坊。他们齐心协力,决心打造世界上最优质的零件,组装最复杂、最精密的腕表。19世纪与20世纪之交,瑞士钟表业确实面临着严峻的挑战。随着工业革命的深入,美国人发明的标准化大规模生产风靡全球。似乎只有美国式的工厂才能赚到足够的利润,才能生存下去,但瑞士钟表作坊终于找到了适应现代工业社会的方法。就是通过机芯、表带、表壳等专业零部件公司的统一设计和批量生产,从而将手表昂贵的价值降低到普通消费者可以承受的程度。再加上那些能工巧匠和风格独特的小钟表厂,把买来的零件自己加工修改,定制成特殊的零件,这样瑞士钟表业才能和那些名表保持和谐,而一向以大批量生产相要挟的美国手表,二战后因为缺乏各种档次和价格的产品支撑,在市场上就变得隐形了。