你在阅读杂志的时候常会遇到一些名词像是「纵擒机构」，或是在修錶的时候，钟錶师傅跟你说「轮轴断裂」和「摆轮卡住」之类的话。除非你对手錶内部的构造很熟悉，不然你很有可能不知道这些名词到底代表了什么。幸运的是，其实钟錶运作的基本原理其实很简单。笔者将用一台玩具迴力车来解释其原理。



一台玩具迴力车内部有个发条弹簧。当你把迴力车往后推的同时，发条弹簧将会被捲起，并将动能储存起来。当你放开手指的时候，发条则释放出之前所储存的动能，所以轮子会开始转动并带动整台迴力车向前进。钟錶上鍊的运作原理也是完全一样的。



现在，让我们加一个钟摆上去。一个摆动中的钟摆实际上是最古老的计时机制之一，其原理在于钟摆摆动一次的週期实际上是接近一个常数（但是会慢慢递减）。问题就是在由于地心引力及摩擦力的关系，钟摆到最后还是会停止下来。但是如果你把一台移动中的迴力车倒放过来，然后让它去碰触那个钟摆，你会看到那个转动的轮子会把钟摆甩开，导致钟摆又开始摆动。只是单单把一个钟摆跟一台迴力车放在一起，就可以产生一个简单的计时机制。当然，你马上就可以点出这设计的诸多问题。其中一个就是：迴力车的动力根本无法维持太久。迴力车的轮子大概顶多持续转个几秒之后就停止了。



现在，想像一下图中的这个设计。我们用一个有尖齿的轮子（图中红色Ｂ所标註）来代替钟摆。当Ｂ尖齿轮与迴力车轮在Ａ点（蓝色）碰触的时候，Ｂ轮上面的尖齿将会阻止迴力车轮继续转动。但是迴力车轮的转动力还是能将尖齿推开然后又继续转动。当这情形发生的时候，Ｂ尖齿轮将会以顺时针转动，并开始压迫到Ｃ弹簧（绿色）。Ｃ弹簧马上就会将Ｂ尖齿轮推回来，导致Ｂ尖齿轮以逆时针方向转回来直到其尖齿又碰触到迴力车轮。迴力车轮又会停止转动，然后又再次开始尝试将Ｂ轮的尖齿推开。如此一来，Ｂ尖齿轮将会左右摇摆转动。由于Ｂ轮的尖齿会间歇性地碰触到迴力车轮，迴力车轮的旋转也因此会间歇性地被阻挡，所以迴力车发条的动力也因此会被保留。如果设置妥当，这将可以形成一个可以用来计时的平衡摆动状态，直到迴力车的发条放尽为止。

一点也不难，是吧？现在你应该也可以了解，如果你把Ｃ弹簧的弹力增强的话，錶将会跑得比较快（因为Ｂ尖齿轮反弹的速度更快），反之亦然。这也是钟錶师傅帮手錶调时间最常用的手法。

事实上，这就是机械錶运作的原理。在真正的錶中，Ｂ尖齿轮就是叫做摆轮。Ｂ尖齿轮的轮轴心就是叫做摆轮轴。然后Ｃ弹簧则叫做游丝。当然这设置过度简化了很多细节，比如说你所听到的手錶滴答声，实际上就是纵擒机构所发出来的声音，也就是在图中Ｂ尖齿轮与迴力车轮碰触的Ａ点（蓝色）部分。每当Ｂ尖齿轮撞击到迴力车轮的时候，就会发出小小的声音。纵擒机构必须耐用，而且维持精准地完成抓住与放开迴力车轮的动作。设计一个实用的纵擒机构通常需要经年累月的修正。现在几乎所有的机械錶都是使用槓桿式纵擒机构，但是如果你有在收集古董錶，你将会遇到一些使用不同纵擒机制的錶。当然，近年来也有一些新的纵擒机制被发明出来，像是同轴（coaxial）或是恆量（constant）纵擒机制。你不需要去记住不同纵擒机制的细节，你只需要记住纵擒机制是一个用来抓住与放开驱动轮的一个复杂结构就好了。

你也许会好奇红宝石在手錶里面的功能为何。实际上，因为不断运作的关系，钟錶零件的损耗其实是很快的。所以用耐磨的材质，比如说红宝石，可以大大地增加一只手錶的寿命。如果你是一个钟錶设计师，你会选择将红宝石放在我们之前的设置中的何处呢？其实Ｂ尖齿轮的轮轴就是个好地方，因为它会不断地摆动而且要一直改变转动方向。把红宝石置于Ｂ尖齿轮轮轴可以让它长时间顺利地转动。其他像是迴力车的车轮轮轴以及内部齿轮轮轴也是非常合适的地方。在相同设计之下，用了较多数量的红宝石（也就是较多石）的錶也代表了它更加耐用。一般来说，十五到十七算是标准的红宝石数目。当然，高级錶或是多功能复杂錶款会在其内部零件用到更多数量的红宝石。不过请记住，这些红宝石其实都是人工制造的工业用便宜钢玉，所以没有人，包括你的钟錶师傅，会想去偷你錶里面的红宝石。



现在把我们之前学到的对照到一个现实生活中使用槓桿式纵擒机构的手上鍊机械錶吧。在手錶图解中，我们可以看到发条轮的动力在经过一连串的齿轮（沿着图中棕色虚点线）传到Ａ点（蓝色），也就是之前图中Ｂ尖齿轮与迴力车轮碰触的部分。一点都不难理解吧？笔者刻意在迴力车图以及钟錶图用相同颜色的Ａ、Ｂ、Ｃ来标示出相同功能的部位。

下次，当你的錶师傅跟你说你手錶的摆轮轴断裂，你就可以马上知道Ｂ轮的轮轴坏了。如果Ｂ轮无法自由地转动，那么将永远无法形成平衡摆动的状态。换句话说，这錶就已经死翘翘了（需要修理啦！）。