钟表机械工作原理是什么?

老式机械钟表的动力是弹簧，一般称之为涡卷弹簧（卷簧，俗称发条），为了使弹簧的能量不一下子释放出来，我们使用一种称为游丝与非线性摆动的机械离合--制动器，专业上称为擒纵机构，按照准确的角速度，将卷簧储存以力矩形式表现的能量释放出来。人们通过调节游丝的运动周期来获得周期运动的动力，你可以理解为“秒”。再通过1：60的关系，使用多级齿轮传动获得“分”和“小时”的周期运动。在钟表的外表面上，表示出一圈60格的刻度，就形成了机械钟表的运动机构。

机械钟表实现准确的匀速运动，依靠的是里面装置的“擒纵机构”。  机械表工作的动力是由表内的主发条提供的，它安装在发条盒里。这个盒里还装着第一齿轮，它负责推动中央齿杆和中央齿轮：中央齿杆和齿轮再推动第三齿杆和齿轮；第三齿杆和齿轮继而推动第四齿杆和齿轮；第四齿轮则推动擒纵齿轮。这些齿轮的转动速度则由擒纵装置来控制。擒纵装置是机械表里最复杂的部分，主要由平衡齿轮、平衡弹簧、杠杆和擒纵齿轮构成。它将主发条产生的力量传到平衡齿轮上，使平衡齿轮来回摆动。当平衡齿轮来回摆动时，会带动杠杆随着来回摆动，这样，棘爪上的小突起就会与擒纵齿轮上的齿依序咬合、松脱。机械表工作时发出的滴答声就是由这里的活动发出的。平衡齿轮摆动的速度和规律决定着机械表能否精确计时。  大的摆钟，就是依靠“钟摆”的等时摆动（相当于单摆），小的手表，游丝的长度也是相当于单摆的“摆长”来控制摆动的周期，钟表的时间快慢调整，就是调这两个地方。

钟表的应用范围很广，品种甚多，可按振动原理、结构和用途特点分类。按振动原理可分为利用频率较低的机械振动的钟表，如摆钟、摆轮钟等；利用频率较高的电磁振荡和石英振荡的钟表，如同步电钟、石英钟表等；按结构特点可分为机械式的，如机械闹钟、自动、日历、双历、打簧等机械手表；电机械式的，如电摆钟、电摆轮钟表等；电子式的，如摆轮电子钟表、音叉电子钟表、指针式和数字显示式石英电子钟表  等。
　　机械钟表有多种结构形式，但其工作原理基本相同，都是由原动系、传动系、擒纵调速器、指针系和上条拨针系等部分组成。
　　机械钟表利用发条作为动力的原动系  ，经过一组齿轮组成的传动系来推动擒纵调速器工作；再由擒纵调速器反过来控制传动系的转速；传动系在推动擒纵调速器的同时还带动指针机构，传动系的转速受控于擒纵调速器，所以指针能按一定的规律在表盘上指示时刻  ；上条拨针系是上紧发条或拨动指针的机件。
　　此外，还有一些附加机构，可增加钟表的功能，如自动上条机构、日历(双历)机构、闹时装置、月相指示和测量时段机构等。
　　原动系是储存和传递工作能量的机构，通常由条盒轮、条盒盖、条轴、发条和发条外钩组成。发条在自由状态时是一个螺旋形或  S形的弹簧，它的内端有一个小孔，套在条轴的钩上。它的外端通过发条外钩，钩在条盒轮的内壁上。上条时，通过上条拨针系使条轴旋转将发条卷紧在条轴上。发条的弹性作用使条盒轮转动，从而驱动传动系。
　　传动系是将原动系的能量传至擒纵调速器的一组传动齿轮，它是由二轮(中心轮)、三轮(过轮)、四轮(秒轮)和擒纵轮齿轴组成，其中  轮片是主动齿轮，齿轴是从动齿轮。钟表传动系的齿形绝大部分是根据理论摆线的原理，经过修正而制作的修正摆线齿形。
　　擒纵调速器是由擒纵机构和振动系统两部分组成，它依靠振动系统的周期性震动，使擒纵机构保持精确和规律性的间歇运动，从而取得调速作用。叉瓦式擒纵机构是应用最广的一种擒纵机构。它由擒纵轮、擒纵叉、双圆盘和限位钉等组成。它的作用是把原动系的能量传递给振动系统，以便维持振动系统作等幅振动，并把振动系统的振动次数传递给指示机构，达到计量时间的目的。
　　振动系统主要由摆轮、摆轴、游丝、活动外桩环、快慢针等组成。游丝的内外端分别固定在摆轴和摆夹板上；摆轮受外力偏离其平衡位置开始摆动时，游丝便被扭转而产生位能，称为恢复力矩。擒纵机构完成前述两动作的过程  ，振动系在游丝位能作用下，进行反方向摆动而完成另半个振动周期，这就是机械钟表在运转时擒纵调速器不断和重复循环工作的原理。
　　上条拨针系的作用是上条和拨针。它由柄头、柄轴、  立轮、离合轮、离合杆、离合杆簧、拉档、压簧、拨针轮、跨轮、时轮、分轮、大钢轮、小钢轮、棘爪、棘爪簧等组成。
　　上条和拨针都是通过柄头部件来实现的。上条时，立轮和离合轮处于啮合状态，当转动柄头时，离合轮带动立轮，立轮又经小钢轮和大钢轮，使条轴卷紧发条。棘爪则阻止大钢轮逆转。拨针时，拉出柄头，拉档在拉档轴上旋转并推动离合杆，使离合轮与立轮脱开，与拨针轮啮合。此时转动柄头便拨针轮通过跨轮带动时轮和分轮，达到校正时针和分针的目的。
　　钟表要求走时准确，稳定可靠。但一些内部因素和外界环境条件都会影响钟表的走时精度。内部因素包括各组成系统的结构设计、工作性能、选用材料、加工工艺和装配质量等。例如，发条力矩的稳定性，传动系工作的平稳性，擒纵调速器的准确性等都影响走时精度。
　　外界环境条件包括温度、磁场、湿度、气压、震动、碰撞、使用位置等。例如，温度变化会引起钟表内润滑油和摆轮游丝性能的变化，从而引起走时性能的变化；环境的磁场强度大于60奥斯特时，会引起部分零件磁化而走慢；湿度大会引起部分零件氧化和腐蚀  。