第163章 钟摆原理(2 / 2)

陈睿又画了个图:“自然会停,时间久了就是摆幅会越来越小。所以得让齿轮组捎带着给它点劲——在擒纵轮上留个小凸起,摆到最左时,凸起轻轻撞一下摆杆,给它添点力,就能一直摆下去了。”

“不过光有这些还不够,咱们得把时间算得更细些——一个时辰太长,拆成‘小时’,一个时辰是两小时,一天就是二十四小时;一小时再分成六十分,一分又分成六十秒。这样计时才叫精确。比如匠人上工说卯时三刻,不如说早上七时半来得明白,误差能小到一眨眼的工夫。”

“二十四小时?分和秒?”陈东皱着眉重复,这些词听着新鲜,“就是把一天切成二十四个小块,每个小块再切成六十个更小的,再往下还能切?”

“差不多这意思。”陈睿在纸上画了个圆圈,分成十二个大格,每个大格里又画了五个小格。

“你看这时辰盘,外圈标‘1’到‘12’对应小时,每个大格是一小时,时,中等的指分钟,最细的指秒。秒针转一圈是一分钟,分针转一圈是一小时,时针转一圈是十二小时,这样一天下来,时针正好转两圈。”

陈东拿起铅笔就要改图纸,笔尖刚碰到纸又停住了:“那齿轮得怎么配,才能让指针转得正好?上次单个齿轮转得要么快要么慢,看得人眼晕。”

“不用单个齿轮死磕,咱们用齿轮组。”

陈睿拿起纸笔边写边解释,“几组齿轮咬合着转,既能调速,又能省力。就像水车的轮轴套着大小齿轮,大轮带小轮转得快,小轮带大轮转得慢,组在一起就能把速度调得刚刚好。”

他在纸上画了串咬合的齿轮,从左到右依次标上“主动轮”“从动轮”,最右边的齿轮旁画了根细长的指针:“重锤坠下来带动第一个主动轮,主动轮再带动旁边的从动轮,从动轮轴上再套个小主动轮,去带动下一个从动轮……这样一组组传下去,既能把速度放慢,又能让力道匀匀当当的。

关键是算准‘齿数比’——主动轮的齿数除以从动轮的齿数,就是它们的转速比。”

陈东盯着图纸上的齿轮组,手指在纸面上来回点着:“那要让秒针转六十圈、分针才转一圈,得用多少齿的齿轮?”

“这就得细算了。“要让秒针转六十圈、分针转一圈,总传动比得是六十比一。要是用单个齿轮,主动轮十二齿,从动轮就得七百二十齿,那轮子得做得跟磨盘似的,工坊根本做不了这么多齿,就算做出来也容易歪。”

陈东跟着拨了几下算盘,眉头越皱越紧:“七百二十齿?那得多大个轮子。”

“所以得拆成几组小齿轮。”陈睿在纸上画了两组齿轮,“第一组用十二齿的主动轮带动七十二齿的从动轮,12除以72等于六分之一,也就是说主动轮转六圈,从动轮才转一圈。这从动轮轴上再焊个十齿的小主动轮,去带动一百齿的从动轮,10除以100等于十分之一,主动轮转十圈,从动轮才转一圈。两组叠起来,六乘十等于六十,正好是六十比一——秒针转六十圈,分针就转一圈。”

陈东盯着图纸上的齿轮组,手指在齿数上点了又点:“十二带七十二,转六圈带一圈;再十带一百,转十圈带一圈——合起来秒针转六十圈,分针才转一圈!这样最大的齿轮也就一百齿,直径比碗口大不了多少,这个难度就不大了。”

“正是这个理。”陈睿又在分针轮旁边画了组齿轮,“那时针呢?得让分针转十二圈,时针转一圈,传动比是十二比一。咱们也用两组齿轮:分针轮轴上带个八齿的小主动轮,去咬九十六齿的过渡轮,8除以96等于十二分之一,也就是说分针轮转十二圈,过渡轮才转一圈。过渡轮再直接带动时针轴上的八齿齿轮,转速不变,这样时针就正好转一圈。”

陈东拿起铅笔,在图纸上一笔一划地改:秒针轴套着十二齿的主动轮,咬合七十二齿的从动轮,这从动轮的轴上焊着个十齿的小轮,正对着一百齿的分针轮;

分针轮的轴上伸出个八齿的小轮,咬着九十六齿的过渡轮,过渡轮则贴着时针轴上的八齿齿轮。

几个齿轮组叠起来,最大的一百齿齿轮也不过巴掌大小。

“齿轮的齿得做得讲究些。”陈睿指着图纸上的轮齿,“一边做得陡些,一边稍缓,陡的一侧传力,缓的一侧引导,这样卡起来才稳当,不会打滑。重锤用铁块;绳子得用浸过蜡的线,结实还耐磨。钟壳上开三个小窗口,分别露着时、分、秒的刻度,再装个小把手,重锤坠到底了就能摇上来。这个到时候连上发条也行,更方便。”

图纸上,挂钟的轮廓渐渐清晰:一个方方正正的木壳,正面嵌着圆形的刻度盘,“1”到“12”的数字用墨笔写得工工整整,每个数字间画着五个小刻度;壳子里面,三组齿轮咬合得严丝合缝,像一串互相牵扯的小轮子,重锤的力道顺着齿轮组传到三根指针上——最细的秒针轻快地跳动,中等的分针稳步挪动,最短的时针则慢悠悠地转着,被擒纵机构卡着,一步都错不了。

“懂了!”陈东放下铅笔,捧着图纸笑得合不拢嘴,满手碳笔灰,“这齿轮组真妙!不用瞎琢磨单个齿轮的大小,拆成几组串起来,快慢全由咱们说了算!”

陈睿看着他兴奋的样子,也笑了:“做好了先叫我看看,齿轮咬合不能太松也不能太紧,擒纵叉的角度得调准,不然秒针会晃。对了,刻度盘上除了数字,再用朱砂画几条长线,标上‘子、丑、寅、卯’,看时辰也方便。”

“哎!好!”陈东把图纸小心翼翼地折成起来,揣进怀里贴身的地方,在他眼里那不是几张纸,而是个稀世珍宝。

他抓起桌上的饼子往嘴里塞,含糊道:“那我这就回去跟我爹说,争取尽快做出个样品来!”