（苏）B.H.∏ИПyЬIрOB著  张遐龄 译

第二章

怀表的发展

公元1674年，巴黎钟表匠秋列（Тюре）根据惠更斯的设计制造了携带式的表，这里应用了有固有振动周期的摆轮-游丝系统作为调速器（图1），这个调速器在以后的怀表结构中得到了广泛的应用。

在惠更斯之后，枢轴式擒纵机构在怀表中仍然继续应用。从最早的样品到公元19世纪八十年代，枢轴式擒纵机构固有的特点几乎没有什么变化（图2）。擒纵轮1沿箭头指示的方向转动，齿3只传冲给下边卡瓦2，摆轮有储存的动能，继续沿着克服齿4对上下卡瓦5的压力方向转动。当摆轮的动能被齿4阻力完全吸收，在游丝6的弹性作用上，开始向反方向转动。于是下卡瓦滑过齿3，落在下一个齿上。这个循环一再重复。

世界上现有资料可以证明，罗别尔特•虎克早于惠更斯应用摆轮-游丝系统作为钟表走时调速器。如果惠更斯不能被认为是摆轮-游丝调速器的第一个发明者，那在任何情况下，他的功劳在于制造了这种调速器的表的模型，它是表在以后发展和完善的初始设计。在惠更斯表里保留着严格的枢轴式擒纵机构时，存在着擒纵轮后退的现象，这对走时起着非稳定的作用。消除这个缺陷的，首先是英国和法国的钟表匠。

但是，在保留枢轴式擒纵机构时，他们的所有努力都避开了这个缺陷，没有取得成果，直到公元1695年托马斯•托姆皮昂发明圆柱式擒纵调速器为止。这个擒纵调速器在公元1725年被格奥尔格•格拉哈姆完善之后，才开始在表里得到了广泛的应用，取代了枢轴式擒纵机构。

惠更斯之后怀表的发展

惠更斯之后，怀表装置的基本原理没有本质的变化，发条原动机、齿轮传动、擒纵机构、调速器、指针机构，继续根据它们的直接用途来使用。但在公元18~19世纪期间，它在设计上确有本质的变化和完善。附加在的应用，如报时和闹时机构、日历装置、上条拨针机构和其他，增加了表的功能，但没有改变表的基本机构，而仅仅是补充了它。

发条原 惠更斯时期，以及稍后一些时候的怀表里，应用的走时发条，可以储存供表机构走时12~15小时的能量。约从1690年开始，能够保证在这类表里一次上条走24小时。现在一次上条表机可走36~40小时，甚至更长些。

在以前的怀表里没有条盒轮。发条是敞开的，绕在条轴上，发条外端固定在柱上。条盒轮的应用创造了使发条工作更为均匀的力（减少了摩擦损失、促进了发条圈的同心展开、保持平发条的形状和发条圈之间润滑的稳定等等）。

有三个装置与表的上条相联系：上条限制器、上条时间与状态指示器及在走时发条上条时维持表走时的装置。限制发条工作在中间圈数之所以是必需的，是为了使它能够工作在发条放松曲线缓慢倾斜的一段上。借助所谓停止机构来机械地达到这一点，最经常使用的是马尔特机构。只有少量的表（不大于5%）装有这种停止机构，大多数表是没有这种机构的。

在装有发条的更为精确的怀表里，应用了塔轮，借助于它传递给擒纵的转动力矩是稳定的。但在怀表中应用塔轮使表的结构复杂了。在成功地大幅度提高了发条和游丝质量之后，特别是当它们制造得更为均匀、没有降低质量的杂质时，不用塔轮也是可以的。公元19世纪初期，在美国、法国和瑞士就不用塔轮了。由于传统的原因，一直到公元19世纪下半叶，在英国都还应用这种机构。

英国钟表匠琼•加利松在公元1734年发明和引入了双棘轮机构，棘轮1、2和棘轮3、4，在上走时发条5时，可以维持表机仍然正常走时（图3）。

在条盒轮不动的怀表里，这个装置到现在还都应用。但当使用的条盒轮的旋转方向和发条在上条时旋转方向一样时，不需要这种装置。在这种情况下，上条时，不发生表机停走。

齿轮传动 在齿轮传动中，应尽可能减小摩擦，使传动比要有必需的精度和稳定。为了保证这些条件，应用建立在摆线啮合基础上的特殊的钟表啮合有着巨大的意义。在这个啮合中，划出齿顶的摆线，用圆弧来代替；划出齿根的内摆线，转变为射线。钟表啮合，象摆线一样，可以得到很大的传动比，对于一对啮合付可以到10，甚至到12.在传动比不大的情况下（例如条盒轮、大钢轮），可以按渐开线来画齿形。

借助曲线（摆线、外摆线、内摆线）建立特殊钟表啮合的理论研究 ，学者们在公元17世纪就开始了。捷札尔格（Дезарг）是第一位，他建议利用外摆线划出齿的断面。丹麦天文学家廖梅尔（Рёмер）在公元1675年指出，对于这个目的应用摆线是合理的。在这个世纪末，为了建立特殊的钟表啮合，拉吉尔（Лагир）也进行了研究。在拉吉尔工作的基础上，卡穆斯（Камус）在公元1735年对钟表啮合研究做出了巨大的贡献。在卡穆斯的表里，采用了内摆线或外摆线作为齿形。

在公元18世纪，在列奥那尔多•爱列尔的著作中，对渐开线啮合的理论进行了相当的研究。爱列尔研究的啮合方法①，与摆线或者钟表啮合相比，有着许多优点。关于应用专门技术手段机械地复制齿轮啮合的最早的报导，是在公元17世纪的后半叶。公元1670年，罗别尔特•虎克发明和使用车床切削钟表齿轮。在公元18世纪的前半叶，曾试图用技术手段来切削钟表齿轮。公元1720年，德国黑林的钟表匠姆•列弗列尔（М•Леффлер）为此发明了特殊的夹具。约公元1750年，瑞典人赫•波列姆斯（Х•Полемс）发明了切削齿轮的车床，而英国人欣德里（Хиндли）完善了虎克的发明。在俄罗斯安德烈•那尔托维（Андре Нартовый）发明和制造了类似的车床。应用铣床加工虽然可以在很大程度上改善齿的切削工艺，但在这种情况下，无论是由于机床分度盘的系统误差，还是由于在铣削中的不小心，都可能产生齿距和分度的误差。只有应用铣齿自动机床，才开辟了消除类似误差的更大可能性。

宝石轴承 公元17世纪最初，英国在怀表里开始应用贵重宝石——红宝石制的轴承。引入的首倡者是尼古拉•法齐奥（Николай Фацио，公元1664~1753年），他同比叶尔（Пьер）和亚柯夫•捷福勃尔（Яков Дефобр）在公元1704年一起获得了这个发明的专利。但是，对法齐奥的优先权很快就出现了争议，伊格那奇•古根福尔德（Игнатий Гуггенфорд）在老式怀表中更早地应用宝石，又成为众所周知的。但更近于了解这些表的人指出，宝石在那里的需要，很快就成为装饰品，而不是用来作轴承零件的。

这之后，在表里开始广泛地应用宝石，特别是在法国和英国。但以后传播缓慢下来，这是由于英国工匠对钟表宝石的制造保密了整整一百年。

公元1825年，瑞士生产钟表宝石限制在拉绍德峰（Ла-Шо-де-Фон）。此后，它得到了很广泛的传播，特别是公元1850~1855年，但那时还不具备相应的先决条件来大量生产钟表宝石，在按特殊工艺生产合成红宝石之后，这一点就成为可能了。这个方法是瑞士人弗列米（Фремн）和维尔涅（Верней）在公元1902年研究出来的。
为了生产合成宝石应用了铝土矿，它是一种软岩石，主要产在瑞士罗讷河口省（Буш-дю-Рон）的列一比奥地区（Ле-Бьо）。

用人造红宝石制成的钟表宝石，具有很高的硬度和耐磨性，经过很好的加工，再加以抛光，不氧化，不分解表油，外形很美观。用人造红宝石制造卡瓦、圆盘钉、轴颈和轴承，在接触表面点上钟表油后，减小摩擦损失和零件的磨损，宝石轴承可以很长时间保持这个润滑，促进机心稳定工作。

擒纵调速器 为提高怀表的走时精度，应用更为完善的擒纵机构有着更大的意义——首先是无擒纵后退的、有静止摩擦的圆柱式擒纵机构，然后是双联式和维尔古里（Виргульный）擒纵机构。

公元1750~1850年，日新月异的结构不同的擒纵机构的发明吸引着钟表匠。曾经发明了二百多种擒纵机构，其中只有为数不多的得到了传播。松叶（Сонье）在自己的《钟表行业手册》（巴黎，公元1861年）中指出，出现的大量擒纵机构中，当时在不同程度上知道的不超过10~15个。在公元1951年前，一般来说，它们的数量之剩下2个，如果认为精密计时器里应用的擒纵机构不适用于怀表的话。这样急剧减少适用于现代怀表和手表的擒纵机构的数量，是因为自由锚式擒纵机构的应用取得了成就。

摆轮-游丝系统 作为走时调速器应用在早期怀表里的游丝，只有二或三圈。随着时间的推移确立了：如果摆轮和游丝的尺寸这样选择，使得它们在单位时间里给出严格的一定的振动次数，表的走时就越准；摆轮直径应尽可能的大，但摆轮本身不能过于轻，因为很轻的摆轮易受到有害的影响，就象小摆轮一样。实践证明，装有圆柱式擒纵机构的怀表，当游丝直径等于摆轮直径时，这时有8~9圈，效果比较好。对于锚式擒纵机构，摆轮振幅相当大，游丝长度增加得较多，圈数取在11~13.

公元18世纪中叶前，对摆轮-游丝系统的温度补偿问题，没有给予应有的注意。只是当英国和法国钟表匠在设计测定经度的航海钟时，才开始研究这个问题。法国精密计时专家费尔吉南德•别尔图（Фердинанд Берту）确立，由于温度的变化而造成的游丝弹力的变化，对钟表走时误差值产生了最大的影响，占它的总数的82%。

公元18世纪末，由于制成了双金属开口摆轮，使得摆轮-游丝系统的温度补偿问题得以解决。双金属开口摆轮不仅逐渐地在精密计时器里，而且在怀表里得到了应用。
在怀表里应用两种形式的游丝：有末端曲线和没有末端曲线的平游丝。末端曲线可以修正钟表走时误差，无论是由于位置变化产生的，还是由于摆轮-游丝系统振动的不等时性造成的。

为了调整摆轮振动周期，用一个称为快慢针的夹具，来改变怀表游丝有效长度，达到改变振动周期的目的。在公元18世纪中叶，在怀表中应用快慢针已是众所周知了（其中之一，是依•波•库里宾）。

在发条原动机、基本传动轮系、擒纵<