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生活物理 ~ 自動機械錶

夜光電一甲

組員 :9A1L0021 – 范柏鈞9A1L0013 – 董書豪

圖片來源 : http://sh1.obuy.tw/candywatch/item.asp?item_id=586206

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目錄 機 械 錶 運 轉 原 理 … … 3 機 械 錶 運 作 之 基 本 認 知 … … 5 機 械 錶 之 能 量 儲 存 … … 6 上 鍊 機 械 構 造 … … 7 簡 單 介 紹 機 械 錶 分 類 … … 8 自 動 機 械 錶 之 由 來 … … 9 自 動 機 械 錶 主 要 產 生 能 量 原 理 … … 10 自 動 機 械 錶 之 原 理 總 結 … … 12 參考資料 … … 13

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機械錶運轉原理 簡單流程 :

由龍頭 ( 錶冠 ) 旋轉上發條　　中心輪　　 第三輪　　第四輪　　　　　　擒縱輪 　　馬仔　　擺輪

錶的運轉是利用槓桿原理將發條產生的能量，藉由中心輪傳送至第三輪、第四輪、擒縱輪、馬仔最終至擺輪，接著擺輪的反作用力再將馬仔彈回原位的一種簡諧運動，如此機芯的走時輪系之運作方算完成。

當發條提供力量至中心輪時，中心輪會以 60 分鐘 1 圈的速度進行迴轉，到了第三輪時則開始產生變速情形，移轉至第四輪則是以 60 秒 1 圈的速度進行迴轉。

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圖 1. 機械錶內部結構圖

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機械錶運作之基本認知 其實手錶中的轉動並不是直接利用齒輪轉動，而是齒輪驅動著

齒軸，齒軸與齒輪相互搭配。 機械錶的動力來源並不是電池，而是靠手動上鍊發條或自動上

鍊。 最重要的基礎結構「發條盒」：是由鋼條捲曲產生彈力所造成

的力量。一般而言，發條盒又稱一番車，是由發條、發條鼓和發條鼓蓋所組成，並利用方孔齒輪傳動至中心輪等其他齒輪，是鐘錶運轉最重要的基礎結構，就好像人類的胃袋一樣，將吃進來的食物轉化為能量，由於這個簡單的結構方便好用，所以從古至今變化並不大。

圖 2. 鋼條

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機械錶之能量儲存 能量的儲存，將機械結構簡單的說，便是在貫穿發條盒的大卷

車處設置一組輪系，其中包含了數個齒輪（約共有 10 個齒輪），藉由複雜的輪系組合將發條盒的能量（也就是發條縮放所產生的應力）藉由具體的指針表達，而複雜的輪系中有一個稱之為離合輪的齒輪，其作用便是發條上滿鍊後，保護它不被持續上鍊而導致斷裂，是一個重要的保護機制，通常該裝置多用於自動上鍊錶款。其實各家的能量儲存結構在設計上雖然不盡相同，但原理都是一樣的，設計再精良、複雜的輪系，都必須與發條盒連結，如此方得將抽象的能量視覺化，達到顯示的目的

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上鍊機械構造 上鍊機械構造是一串的齒輪，它們連接上鍊桿，傳動到發條上使發條旋緊。

上鍊傳動次序為龍頭→吉車→小卷車→小鐵車→大卷車，如此便能達到上緊發條的效果。

圖 3.零件圖

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簡單介紹機械錶分類 在機械錶中可分為：

手動機械錶：手動機械錶通常經由轉動錶冠 / 龍頭，來上緊錶內的發條，藉發條系統釋放出動能來啟動手錶的計時功能。所有的這些過程都由機械原理和構造來完成。

自動機械錶：自動機械錶是手動機械錶的一種改良，在錶裡加入了一個擺陀；當在配戴時，錶內的擺陀可因手腕的活動而旋轉，而達到上「發條」的效果。

圖４ . 手動機械錶機芯

圖５ . 自動機械錶機芯

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自動機械錶之由來 歷史： 1770年，瑞士製錶大師伯特萊（ Abraham-Louis

Perrelet ）發明自動機械錶，用於懷錶上，而後該設計更經寶璣（亞伯拉罕 . 路易 . 布雷蓋 (Abraham-Louis Breguet) ，常稱寶璣， Bréguet ）改良。

1923年，曼島的英國人夏活（ John Harwood ），發明自動機械手錶。

1930年，勞力士基於夏活的設計，改良出能 360 度旋轉的擺陀，原設計的擺陀只能以 300 度擺動。

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自動機械錶主要產生能量原理 自動機械錶的基本原理是藉由手臂的自然晃動，使得手錶內的擺陀

來回搖晃，然後經由上鍊齒輪，自動轉緊發條盒內的發條，發條自然的釋放自身能量，再經由齒輪的變速，與擒縱系統的調速，而造成秒針的動作，再經由齒輪變速做出分針與時針的動作。

擺陀： 擺陀是在自動機械錶中一塊半月形離心塊件，通常位於機芯背面。

擺陀之作用： 不同於手動機械錶需要人為地手動上緊發條，擁有擺舵的自動機械

錶在佩戴者手腕的運動過程中，擺陀會在萬有引力的作用下進行晃動或轉動，為機芯提供動力。具備擺陀的機械錶機芯被稱為自動上鏈機芯，其上鏈基本動力是重力，由於擺陀的自身重力使其在靜止時保持重心向下，佩戴過程中的擺陀連接的齒輪結構將其重力時能轉化為發條的彈性勢能。

11這片半圓形的就是擺陀，自動機械錶就是靠著它的晃動才能上緊發條。

圖６ . 擺陀

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自動機械錶之原理總結 自動機械錶所用到的原理：

1. 萬有引力：任意兩個質點有通過連心線方向上的力相互吸引。該引力的大小與它們的質量乘積成正比，與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學本質或物理狀態以及中介物質無關。

2. 簡諧運動：簡諧運動（或簡諧振動、諧振）既是最基本也是最簡單的一種機械振動。當某物體進行簡諧運動時，物體所受的力跟位移成正比，並且力總是指向平衡位置。

3. 槓桿原理：槓桿是可以繞著支點旋轉的硬棒。當外力作用於槓桿內部任意位置時，槓桿的響應是其操作機制；假若外力的作用點是支點，則槓桿不會出現任何響應。

假設槓桿不會耗散或儲存能量，則槓桿的輸入功率必等於輸出功率。當槓桿繞著支點呈勻角速度旋轉運動時，離支點越遠，則移動速度越快，離支點越近，則移動速度越慢，由於功率等於作用力乘以速度，離支點越遠，則作用力越小，離支點越近，則作用力越大

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參考資料 http://sh1.obuy.tw/candywatch/item.asp?item_id=586206 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%89%8B%E9%8C%B6 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%89%8B%E9%8C%B6 http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?

qid=1205082404162 http://www.chinabaike.com/article/

316/327/2007/2007022156629.html http://tw.myblog.yahoo.com/jw!ES5GzQmYBR.DTM34x9Y-/article?

mid=1667 http://bime-talks.blogspot.tw/2007/06/blog-post_7808.htmhttp://

tw.myblog.yahoo.com/jw!ES5GzQmYBR.DTM34x9Y-/article?mid=1667l

http://www.relove.com.tw/pedia16.asp http://www.no1watchss.com/contents/405/8046.html http://www.no1watchss.com/contents/405/8037.html

主要參考“維基百科”