← 返回古代工艺
摆钟
工业基石利用单摆等时性实现机械计时
计时机械精密
进阶级：需要一定工程知识和组织能力，成功后可奠定产业基础。
适用时代
近代早期
难度
困难
风险等级
低
制作周期
数天至数周
前置条件
重锤、摆锤、齿轮系、擒纵机构、钟壳
原理
单摆小角度摆动时周期 T = 2π√(L/g)，仅与摆长和重力加速度有关，与振幅无关。摆钟利用这一等时性，通过擒纵机构控制齿轮每次前进一齿，再由齿轮减速带动时针、分针和秒针。
原料与配比
| 原料 | 用量 | 说明 |
|---|---|---|
| 黄铜/钢 | 若干 | 齿轮、轴、擒纵轮 |
| 铅/铁 | 1 个 | 摆锤 |
| 钢/因瓦合金 | 1 根 | 摆杆 |
| 重锤 | 1 个 | 动力源 |
| 木材 | 1 个 | 钟壳 |
工具
- 车床
- 小锉刀
- 钻床
- 卡尺
- 分规
操作步骤
- 制摆锤组件：摆杆下端固定重锤，上端装悬挂刀口或弹簧片。
- 计算摆长：秒摆周期 2 s，摆长约 1 m；半秒摆约 0.25 m。
- 制齿轮系：设计减速比，使擒纵轮转速与秒针、分针、时针匹配。
- 制擒纵机构：锚式擒纵或重力擒纵，保证每次给摆锤一个小冲量。
- 装重锤和绳轮：重锤通过绳索带动主轮，下落速度由擒纵控制。
- 装指针和表盘：时针、分针、秒针分别由对应齿轮轴带动。
- 调试：调整摆长使日差减小，调整擒纵锁角和冲角使摆幅稳定。
注意事项
- 摆锤摆动平面要稳定，避免椭圆摆动。
- 温度变化会改变摆长，影响走时；可用因瓦合金杆补偿。
- 齿轮润滑要适量，过多沾灰，过少磨损。
- 重锤需定期上链。
常见问题与解决方法
| 问题 | 原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 走快 | 摆长短或振幅小 | 下移摆锤 |
| 走慢 | 摆长长或动力弱 | 上移摆锤，增重锤 |
| 停摆 | 擒纵失灵或齿轮卡 | 修擒纵，清齿轮 |
| 走时波动 | 温度变化或摆架松动 | 加温度补偿，紧固 |
升级方向
- 温度补偿摆：抵消热胀冷缩。
- 天文钟：高精度。
- 发条驱动：便携。
参考来源
- 钟表制造
- 精密机械
- 计时史