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本帖最后由 空昙 于 2015-8-29 20:12 编辑
来到德国已经一个月了。虽然还算不上适应，但紧张的心情已经平复不少了。周末临近，就久违地打一打字吧。 今年（其实也就大约一个星期以前），我在超市那边买了个厨房定时器，仅售2.99欧。出国独立生活，我的厨艺也是飞跃般得到了提高。做菜的时候有个这样的东西还是有点帮助的。当然还有一部分的目的是想拆开来看看就是了。
上图就是这个定时器的外观。鸡蛋一样的轮廓，和那不勒斯皇后如出一辙。我先介绍一下它的使用方法。第一步，顺时针转动上半个蛋壳，就是往刻度变大的方向转。一只转到不能转为止。这样能让计时结束时候的闹铃充满能量。第二步，倒回来转，让下面的三角形标记对准想要设定的时间。然后就可以放着不管了。慢慢地上半的蛋壳会逆时针旋转，期间人们可以随意延长或者缩短设定的时间。当三角形标记再次对准“0”刻度的时候，闹铃声响起，提醒人们该干啥干啥。计时部分不一定会立即停下，会再走二三十秒才完全停下，不过这不会造成什么问题。 这样的功能是怎样实现的呢？要回答这个问题，我们必须把计时器拆开，看看里面的结构。 下图就是蛋壳里面的东西。如你所见，里面是空的。
对不起我不应该开这么无聊的玩笑。但这张照片不是没有意义的。这是上半个蛋壳的内部结构。你可以看到里面有一个长方孔，这使得它能够和位于下半部的机芯的中心轴硬连接。顺带一提，要拆开这个定时器只需要把上半个蛋壳往上拔就可以了。
这个才是机械定时器的主体——机芯。A1是中心轴，其突出来的部分被加工成类似长方形的形状，这样可以和A2还有上半壳硬连接。A2是套在中心轴上的一个圆盘，其下方还有齿轮（遮住了）。它有两个作用：一是通过圆盘上方长条状突起与上半壳硬连接以加长力臂，二是传动到A3。A3是一个异形齿轮，可以把中心轴的旋转限制在一圈以内。其次它还能推动A5、A6为闹铃上链。A4是一个套在闹铃头轮轴上的塑料件，通过六边形的孔实现硬连接，作用是为闹铃上链以及与A3、A5配合限制闹铃动力的释放。A5是控制闹铃何时响起的关键零件。
拆开以上这些组件，拆卸上夹板，我们就可以看到这个计时器的传动链了。就像那些古老的闹钟一样，这个计时器也有两套动力链，分别为计时用和响闹用。从B1到B4，动力从走时发条传递到擒纵轮。再通过B5、B6，也就是擒纵叉和游丝摆轮的作用，控制定时器的转速。C1是响闹轮系的头轮，带有一个单向传动的装置：当头轮转轴逆时针旋转（上链）时打滑；顺时针旋转（释放动力）时传动到C2，再由C2带动C3往复振动，敲响闹铃。
把以上的组件（游丝摆轮除外，游丝外端固定在下夹板，不可拆卸）拿掉，我们看到，剩下的下夹板有两个洞，里面还有弹簧一样的东西，那就是两条传动链的发条了。我猜想下面应该只有一条弹簧，只不过两个圈之间的部分固定住了。我用黄线画出发条卷曲的大致方向。渣鼠绘，领会要点就好。
上图中是两个传动链头轮的反面，粉色的（B1）是走时用，白色的（C1）是响闹用。你可以看到它们的转轴中间都有一道凹槽，就是这道凹槽使得发条的动力得以传递到头轮上面来。 可以看出，这两条发条都是往复运动的，而不是像多数手表的发条盒那样，上链在一头，释放动力在另一头，整个发条盒单向转动。但是在上链（倒着转）的方向人们并不希望动力传递出去，否则传动链最末尾的齿轮会转得太快并因此寿命缩短。在响闹那边只需要用一个单向传动的装置就可以了，但在走时那边问题更加复杂。如果使用单向传动装置（顺时针上链不传动，逆时针传动），造成的结果就是每次设定的时间都只能是59分钟。但实际上，在计时过程中的任何时候，设定的时间都可以随便（在0到59分钟之间）调节。也就是说，不管往上链还是释放动力的方向转动都可以不传动，但在不管它的时候又要把发条释放出的动力传递到轮系上——两种需求发生矛盾了。 这样的问题要怎样以机械的方式解决呢？这需要使用一种神奇的力：它能大能小，能静能动。说得那么玄乎，其实这种力就是摩擦力。在上链、设定时间这种中心轴旋转速度、方向异常的情况下，头轮B1对中心轴A1所施的最大静摩擦力被突破，中心轴打滑，防止齿轮转速过快或是齿断裂的情况发生。而在只有发条推动中心轴的情况下，静摩擦力的上限没有被突破，中心轴带动头轮，再传动到其他齿轮，就如普通的钟表一般。只要应用得当，摩擦力就能有这么神奇的效果。当然，要完成上链这种力矩较大的任务，摩擦力是很难胜任的。所以我在前面也不断强调，与上链有关的零件都是“硬连接”的。 现在只剩下最后一个问题了：怎样控制闹铃只在时间到0的时候响起？前面提到过两个零件：A5和C3。其中C3是敲响闹铃的锤子，它上面有一个凸起的圆柱c。正是这个圆柱和A5配合控制响闹的时刻。
这是A5从侧面看过去的样子。可以看到A5有两个部分：带缺口的圆盘以及凸起的圆柱a。这根圆柱a从A3的一个孔中间穿出，延伸到与A4一个平面。在0位置，圆柱c面对的是A5的缺口。这样锤子C3可以自由摆动，闹铃发条的动力得以释放。现在想象一下：中心轴A1顺时针转动，带动A3逆时针转动。A3又带动A5和A4，为闹铃发条上链。人的手要一下子转过360°是很别扭的，所以转过，比如说90°的时候，手要松开来。这时你会发现，手虽然松开来但是闹铃并没有响。这是因为随着A5逆时针旋转，现在圆柱c已经被圆盘挡住，C3无法自由摆动了，响闹发条的动力也因此没有释放而是储存了起来。等到设定时间到，刻度归零的时候，圆盘的缺口重新露出来，C3可以自由摆动，发条动力释放。这时圆柱a已经回到0位置而A4还在满弦的位置，所以A4会顺时针转动知道被圆柱a阻挡，闹铃结束。 细心的读者会在很前面的一张照片里面发现，圆柱a所穿过的A3的那个孔并不是圆形的，比a要宽一点。实际上a可以相对A3转过一定的角度，通俗点说就是松的。这样的设计有点类似于一些瞬跳日历的凸轮，可以让闹铃在瞬间启动。计时的时候A3是推着圆柱a走的。但是到了闹铃启动的那个点的时候，A5会在圆柱c的压力下瞬间顺时针转过一点角度，把缺口完全暴露出来，从而杜绝了半开半闭的暧昧状态，给出一个准确的终止信号。 一个三欧元的鸡蛋定时器居然花了我两千多字去描述，可以看出即使是这些“简单”的机械，其背后也蕴含着丰富的智慧（以及我话真多）。虽然用文字说明很繁琐，但这已经是能够实现这些功能的最简单的结构了。说了那么多，其实还有一件很重要的事还没讲，那就是： 我换头像啦！换头像啦！换头…… 完
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发表于德国 2015-8-29 16:15:03
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