机械摆钟是怎样补充能量的
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机械摆钟的工作原理是动能-势能的相互转换
发条(鍊)上紧了,蓄满势能(形变势能)
发条放松,势能转换为动能,输出给“钟摆”,补充“钟摆”摆动时所消耗的能量。
当“钟摆”摆动到一定的高度(重力势能最大,动能为零),下跌(势能转换为动能)使“钟摆”往回摆动到另一端......
计时则是按其每分钟摆动多少次(60)来设定、计算的。
原来的靠重力摆动的钟摆是靠"重力势能"和"动能"相互转化来摆动的,简单的说,如果你把钟摆拉高,由于重力影响它会往下摆,而到达最低位置后它具有一个速度,不可能直接停在那(就好象刹车不能一下子停一样),它会继续冲过最低位置,而摆至最高位置就往回摆是因为重力使它减速直到0,然后向回摆(就象往天上仍东西,它会在上升中减速到0,然后落下).如此往复,就不停的摆动了.
按照上述,钟摆可以永远摆下去,但由于阻力存在,它会摆动逐渐减小,最后停止.所以要用发条来提供能量使其摆动.
原动系 储存和传递工作能量的机构。分为重锤原动系和弹簧原动系两类。
重锤原动系 利用重锤的重力作能源。多用于简易挂钟(图2 )和落地摆钟。重锤原动系结构简单,力矩稳定,但当上升重锤时,传动系与原动系脱开,钟表机构停止工作。
弹簧原动系 利用卷成螺线形的带簧(发条)恢复变形所放出的能量作能源。带簧一端与轴连接,另一端与一个不动的零件或发条盒的壳体连接。弹簧原动系用作携带式钟表的能源,也用于摆钟上。弹簧原动系有带固定条盒式、不带条盒式和带活动条盒式等3种类型。
传动系 将原动系的能量传给擒纵调速系的一组传动齿轮。通常由一系列轮片和齿轴组成(图3),在主传动中轮片是主动齿轮,齿轴是从动齿轮。传动比按照以下公式进行计算:
i=Z1/Z2
式中Z1为主动齿轮齿数,Z2为从动齿轮齿数。对于有秒针装置的钟表,其中心轮的轮片到秒轮的齿轴的传动比必须等于60。钟表传动系的齿形绝大多数是专门设计的(见钟表齿形)。
传动系可按“二轮”(时轮和分轮)在表机芯的平面配置分为两类:①中心二轮式,二轮在表机芯的中央。它又包括直接传动式、秒簧式、短秒针和无秒针式、双三轮式。②偏二轮式,二轮不在表机芯中央。它又包括头轮传出式、二轮传出式、三轮传出式。
直接传动式是经常采用的传动系之一(图3)。在这种传动方式中,分轮上部有一凹槽,分轮依靠摩擦与中心轮管相配合;走针机构的运动由中心轮来带动。
擒纵调速系 由擒纵机构和振动系统构成。按振动系统的特点可分为两类:①有固有振动周期擒纵调速系。它具有可以独立进行振动的、有稳定周期的振动系统。手表、闹钟中的走时系统的擒纵调速系属于此类。②无固有振动周期擒纵调速系(图4 )。它没有能够独立进行振动的振动系统。这种调速系中的所谓振动系统的往复振动,完全依靠擒纵机构的往复运动。机械闹钟中的闹时系统的擒纵调速系属于此类。这种调速系精度要求不高,结构简单,工作可靠,抗外界干扰能力强,在机械式定时器和钟表引信中大量采用。
擒纵机构 联系传动系和振动系统的一种机构。其作用是把原动系的能量传递给振动系统,以维持振动系统的等幅振动;并把振动系统的振动次数传给指针机构,达到计量时间之目的。擒纵机构种类很多,按其与振动系统联系的程度可分为两类。①非自由式擒纵机构:擒纵机构和振动系统经常保持运动上的联系。它包括直进式、后退式和工字轮式擒纵机构等。②自由式擒纵机构:只有在释放和传冲阶段,擒纵机构和振动系统才保持运动上的联系,其余阶段振动系统处于自由运动状态。它包括有销钉式、叉瓦式和天文钟式擒纵机构等。
①后退式擒纵机构(图5):广泛用于低精度摆钟。它的叉瓦锁面和冲面是同一平面(工作面);进瓦的工作面是一圆柱面,其圆心与擒纵叉的转动中心不重合;出瓦的工作面是一平面。叉瓦和擒纵叉作成一体。传冲后,叉瓦工作面将迫使擒纵轮后退一个角度。
②叉瓦式擒纵机构(图6):应用最广的擒纵机构之一。工作时,擒纵轮由传动系取得能量,通过擒纵轮齿和叉瓦(进瓦或出瓦)的作用转变为冲量传送给擒纵叉;通过擒纵叉的叉口和双圆盘的冲击圆盘上的摆钉的相互作用,再将冲量传给振动系统。双圆盘的保险圆盘和叉头钉,摆钉和擒纵叉的喇叭口是保证机构正常工作的保险装置。
③销钉式擒纵机构(图7):与叉瓦式擒纵机构的不同之处是,在擒纵叉上用两根圆柱销钉代替叉瓦,冲量只沿擒纵轮齿冲面传递。这种擒纵机构结构简单,精度要求低,制造方便,多在闹钟和低精度表中采用,俗称粗马结构。
振动系统 作为时间基准的机构。振动系统的振动周期乘以被测过程内的振动次数,即为该过程经历的时间。机械钟表常用的振动系统有摆、扭转摆和摆轮游丝振动系统。
①摆:由摆锤、摆杆、挂摆装置和周期调节装置等组成。用于固定式钟中(图2 )。当摆锤在外力作用下偏离铅垂线(平衡位置)任一角度而放开后,在重力作用下,摆锤将绕支点作往复运动。振动过程是摆的动能和位能交替转换的过程。
②扭转摆:主要由摆盘和悬丝组成(图8)。悬丝下端固定摆盘,上端固定在不动的支点上。悬丝的截面可为矩形或圆形。扭转摆常与后退式擒纵机构或叉瓦式擒纵机构构成擒纵调速系。扭转摆有较长的振动周期(几秒~几十秒),多用于能量较节省而走时延续时间较长的固定式钟。
③摆轮游丝振动系统(图9):游丝的内外端分别固定在摆轴和摆夹板上。摆轮受外力作用偏离其平衡位置开始摆动时,游丝就被扭转而产生位能,通常称为恢复力矩。该力矩促使摆轮向其平衡位置运动。
上条拨针系 卷紧原动系中的发条和拨动时针、分针以校正钟表所指示时间的机构(图10)。上条时,立轮和离合轮处于啮合状态。拨针时,离合轮和立轮脱开而与拨针轮啮合。
发条啊,上弦就可以了。
发条压缩吸收能量。钟摆摆动时,发条放松释放能量。
发条
机械表,石英表,电子表有什么区别
机械表是以卷型弹簧作为储能器件,纯粹的机械能带动指针,里面无非两种方式:摆锤式,靠人手运动产生动能,由摆锤收集动能,弹簧储存动能。另一种是上弦的,需要人为操作,把机械能存储进去。石英表是电池驱动的,之所以叫石英表,是因为里面有一个关键器件:石英晶振,它产生时间基准,表走的准不准,...
机械摆钟是根据摆的等时性来测量时间的吗?
1、石英钟表通常没有实质意义上的摆,所以不是根据摆的等时性来测量时间,而是根据石英晶体的震荡频率(周期)极为稳定的特性做成的。2、人在情绪稳定的时候,脉搏也会相对比较稳定。不过这种所谓的稳定相当的有限,很容易因为外界的因素引起较大的波动,所以,利用脉搏跳动的周期性只可以粗略的估计一下时间...
摆钟的原理是什么?
一般来说,摆的重量是确定的,调节摆的引用长度即可调整摆的振动周期。摆的引用长度减短,时钟变快;反之则变慢。对精密摆钟,也有用附加重物法来微调摆的振动周期。摆钟放置在不同的地理位置(不同的地球纬度和海拔高度)中,摆锤的重力加速度会发生变化从而影响其振动周期。摆钟放置在不同温度和气压的...
摆钟是怎样发明的?
普通的摆钟是放在空气中,由于空气的温度、气压、湿度等的变化,会影响摆的摆动周期,使钟走得不那么均匀准确。里弗列尔钟是放在玻璃罐中,罐中的空气已大都抽空(真空),减少了气压变化的影响。再将钟放在很深的地下室内,那里一年中的温度变化不超过1度,能使钟运行得十分均匀。里弗列尔钟在一昼夜中...
《机械摆钟》教学反思
2、师:虽然计时方法很多,但人们总希望有更精确的时钟,摆钟的出现大大提高了时钟的精确度。揭题:机械摆钟。(板书课题)二、观察钟摆:1、师出示摆钟,设疑:摆钟计时为什么可以这么精确呢?2、观察讨论:摆钟是怎样来计量时间的?3、测量:用秒表测一测:摆钟的摆每分钟摆动几次?4、集体测量一次...
你知道摆钟的摆一分钟摆动多少次?为什么机械摆钟可以用来计时?
摆长和周期成正比,所以摆长越长,周期越长,而单摆的周期公式是:时间=圆周率的2倍乘以(根号下摆长除以重力加速度) 通过公式以及其推导可以看出来,单摆运动靠的是重力,和绳子的拉力。而摆动的周期仅仅取决于绳子的摆长和重力加速度。地球重力加速度固定,控制摆长可以调整周期来计时。故你的第一个...
机械式摆钟的钟摆如果变重的话会变快还是会变慢?急求
不变,摆锤的速度只和摆长和当地的重力加速度有关,你处在的地理位置不变,重力加速度就不变,你没有加长过钟摆的摆臂,他的速度也不变。至于摆锤的重量,他是不会影响到单摆的摆动速度的。单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比,跟重力加速度的平方根成反比,跟振幅、摆球的质量无关.单摆...
机械摆钟多长时间要拆洗加油?机械钟只要能走就不用拆洗加油?
我是从事设备维修和工艺工程的工程师。以我的经验和知识认知,机械运动部件除非有特殊处理,一般是需要加油的。如果是钟表类,不建议拆开清洗,但加油还是需要的。因为加油有几个好外,一是减少机械磨损,二是减小摩擦系数节约能量,三是封闭间隙,四是防锈,五是减小噪音。但加油不可过多,以均匀渗透为...
机械摆钟是怎么计时的
用一根细线把小钢球悬挂起来,这叫单摆,是最简单的振动系统。如:将小球稍微推离平衡位置,然后放手,它就开始摆动。假如没有空气阻力,小球将一直摆动下去,永不停止,这种运动叫无阻尼振动。实际上由于空气阻力,小球最终要停止在平衡位置上。仔细观察摆动过程,可以发现小球来回摆动一次所需的时间总是一...
你能解释机械摆钟为什么比日晷水钟等计时工具更精确吗?
因为同一个单摆,每摆动一次所需要的时间是相同的,根据单摆的等时性,人们制成了摆钟,使时间的计量误差更小。所以它的精确度会比日晷更好。
仁尹草仙: 机械钟表中,利用带簧(发条)恢复变形所放出的能量或利用重物下降的重力作能源,以机械振动系统为时间基准,实现计量时间和时段的机械机构.机械钟表机构有多种类型,但一般都由原动系、传动系、擒纵调速系、上条拨针系和指针...
绥德县17147521734: ...按照上述,钟摆可以永远摆下去,但由于阻力存在,它会摆动逐渐减小,最后停止.所以要用发条来提供能量使其摆动.)相当于就是说,摆钟的每次摆动,... - ?
仁尹草仙:[答案] 机械摆钟的工作原理是动能-势能的相互转换 发条上紧了,蓄满势能(形变势能) 发条放松,势能转换为动能,输出给“钟摆”,补充“钟摆”摆动时所消耗的能量. 当“钟摆”摆动到一定的高度(重力势能最大,动能为零),下跌(势能转换为动...
绥德县17147521734: 那位知道摆钟为何能左右摆动? - ?
仁尹草仙: 机械摆钟的工作原理是动能-势能的相互转换 发条(链)上紧了,蓄满势能(形变势能) 发条放松,势能转换为动能,输出给“钟摆”,补充“钟摆”摆动时所消耗的能量.当“钟摆”摆动到一定的高度(重力势能最大,动能为零),下跌(势能转换为动能)使“钟摆”往回摆动到另一端......计时则是按其每分钟摆动多少次(60)来设定、计算的.
绥德县17147521734: 机械钟的钟摆不停息的摆动是钟内的机械提供能量的结果?机械钟的钟摆 ?
仁尹草仙: 现代的摆钟有两种结构:一种是机械式,另一种是电子式.机械式的摆钟是靠与钟摆相连的由发条驱动的一个齿轮来提供能量,即每摆一次,齿轮就顺钟摆摆动方向施加一个外力,使钟摆的摆幅不会因为阻力而减小,因而不会停.机械钟的钟摆是一个计时元件.电子式摆钟的能量是由电子电路通过电磁线圈周期性通电,从而周期性给钟摆施加一磁场力(也是顺钟摆摆动方向施加),使钟摆摆幅保持不变.电子式摆钟的钟摆是一个装饰品,不起计时作用.
绥德县17147521734: 摆钟为什么能摆个不停?而且还能保证钟表时间的准确性 - ?
仁尹草仙: 机械摆钟的工作原理是动能-势能的相互转换 发条上紧了,蓄满势能(形变势能) 发条放松,势能转换为动能,输出给“钟摆”,补充“钟摆”摆动时所消耗的能量. 当“钟摆”摆动到一定的高度(重力势能最大,动能为零),下跌(势能转换...
绥德县17147521734: 我们制作的摆在摆动的过程中会慢慢停下来,而机械摆钟的摆为什么会一直摆动而不停呢?这里面有什么奥秘呢?快找一个摆钟亲自研究一下,把你的发现记... - ?
仁尹草仙:[答案] 自己做的摆在摆动过程中,有两个阻力在起作用:空气阻力和摆轴摩擦力,尽管这种阻力非常非常小、但也是存在的,并在慢慢地消耗着起始人为给它的重力势能,直至停摆.机械摆钟同样存在着这两种阻力,但是它消耗的是发条弹簧储存的能量,...
绥德县17147521734: 摆钟是怎样计时的 - ?
仁尹草仙: 机械钟表中,利用带簧(发条)恢复变形所放出的能量或利用重物下降的重力作能源,以机械振动系统为时间基准,实现计量时间和时段的机械机构.机械钟表机构有多种类型,但一般都由原动系、传动系、擒纵调速系、上条拨针系和指针...
绥德县17147521734: 机械摆钟的垂体怎么运作 - ?
仁尹草仙: 机械摆钟有两个发条动力源,一个为走时动力源,一个为报时动力源.走时齿轮带动时针、分针显示时间.报时齿轮带动钟锤敲打盘条报时.由于发条动力有初始力量较大而末尾力量较小因而齿轮速度就有变化造成,计时了误差.为了克服这个问题采用了钟摆限制计时齿轮的走时速度,这样方案很精确,并且发展到手表中的摆轮. 回答满意请点击.
绥德县17147521734: 钟摆的原理,所有 - ?
仁尹草仙: 摆钟是利用摆锤的周期性振动(摆动)过程来计量时间,时间=摆的振动周期*振动次数.而摆的振动周期 T=2π(l/g)^0.5. 一般来说,摆的重量是确定的,调节摆的引用长度(l)即可调整摆的振动周期.摆的引用长度减短,时钟变快;反之则变...
绥德县17147521734: 科学五年级下册机械摆钟是怎样工作的 - ?
仁尹草仙: 摆动的钟摆是靠重力势能和动能相互转化来工作的.如果你把钟摆拉高,由于重力影响它会往下摆,而到达最低位置后它具有一个速度,不可能直接停在那(就好象刹车不能一下子停一样),它会继续冲过最低位置,而摆至最高位置就往回摆是因为重力使它减速直到0,然后向回摆(就象往天上仍东西,它会在上升中减速到0,然后落下).如此往复,就不停的摆动了.最简单的摆钟只有摆锤、齿轮操作器、重物和支轴组成.