這個問題很復雜，想必大家小時候都玩過鐵皮青蛙吧！給青蛙上發(fā)條以后放在地上，青蛙就會跳動。其中有一個細節(jié)，不知道大家還記得嗎？青蛙的跳動是先快后慢，直到?jīng)]有能量完全停止。

其實早期的鐘表和鐵皮青蛙的設(shè)計是類似的，里面都是有一卷發(fā)條，先將發(fā)條上緊，然后讓它松開，接著帶動齒輪。只不過，鐘表最后傳輸?shù)降牡胤绞侵羔�，而鐵皮青蛙傳輸?shù)降氖撬膬蓷l腿。和鐵皮青蛙一樣，按照胡克定律，F(xiàn)=KX，隨著發(fā)條的松動發(fā)條提供的力也會減小。早期的鐘表也是先快后慢，誤差非常大，一天幾十分鐘，甚至幾個小時都有可能。機械機械儀器能夠準確記錄時間，讓時間有了度量。不得不提到一個人，那就是近代實驗科學的奠基者之一伽利略。1583年，在他19歲的一天，他無疑觀察到觀察到懸在天花板上的掛燈微微晃動。伽利略發(fā)現(xiàn)這個掛燈擺動逐漸平息的過程中，每次擺動所用的時間并不改變。這一發(fā)現(xiàn)引起了伽利略的思考，回家后，他繼續(xù)研究，發(fā)現(xiàn)并提出了單擺的isochronism等時性。即擺的周期并不取決于擺線上懸掛物的多少，而只取決于擺線長度的平方根。如果不考慮阻力的影響，懸掛在等長線上的一個軟木球或一個鉛球的擺動規(guī)律是相同的。如果使用相同長度的線，就能確定相同的擺動周期，就能準確記錄時間。簡單一點說，通過使用鐘表就能夠比較平緩消耗發(fā)條的能量，不會出現(xiàn)特別大的波動。伽利略意識到了這一偉大發(fā)現(xiàn)的重要性，于是他開始用擺，并應(yīng)用擺的等時性指示時間。但是在當時科學被宗教壓制，他由于從事科學活動遭到了教會的迫害。到1636年，他已經(jīng)雙目失明，還向荷蘭政府建議試制擺鐘，卻沒有如愿。1641年伽利略將其鐘表概念傳給其子Vincenzio，然后他就于1642年去世。Vincenzio于1649年開始建造并不幸地于當年去世，這意味著此項工作永遠再無法完成。

幸運的是在1657年在意大利籍伽利略與瑞士籍喬斯特-布基JostBürgi的工作基礎(chǔ)上，由荷蘭物理學家ChristianHuygens發(fā)明了鐘擺鐘。其建造工作被委派給了荷蘭鐘表匠薩繆爾-考斯特SamuelCoster�；莞沟谝粋�將鐘擺鐘帶離實驗階段。1659他完善了鐘擺的等時性�；莞拱l(fā)現(xiàn)了伽利略實驗的一處局限性（周期誤差），制造出了擺線式鐘擺，無論擺幅多大均能確保擺動周期嚴格一致，即使在大擺幅的情況下也是如此。1673出版《HorlogiumOscillatorum鐘表擺動》，這是惠更斯闡述鐘擺鐘運行和組裝的一部主要著作。這是他在擺和鐘表學方面的主要著作。［1］該書被認為是17世紀力學三大著作之一，另兩本是伽利略的兩種新科學（1638）和牛頓的自然哲學的數(shù)學原理（1687）。事情到了這里，就開始了戲劇性的變化。另一位主人公英國物理學家胡克出場了。胡克建立了彈性體變形與力成正比的定律，就是著名的胡克定律。1660年他在實驗中發(fā)現(xiàn)螺旋彈簧伸長量和所受拉伸力成正比。1676年在他的《關(guān)于太陽儀和其他儀器的描述》（ADescriptionofHelioscopesandOtherInstruments）一文中用字謎形式發(fā)表這一結(jié)果，謎面是ceiiinosssttuv。1678年在他的小冊子《勢能的恢復——論說明彈跳體能力的彈簧》（LecturesdePotentiaRestituva，orofSpringExplainingthePowerofSpringingBodies）一文中公布了謎底：uttensiosicvis，這句拉丁文的意思是“伸長量和力成正比”。這是關(guān)于彈性體胡克定律的最早形式。胡克對萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)起了重要作用，牛頓應(yīng)用了他的觀點，但牛頓卻拒絕承認來自胡克。他用顯微鏡觀察軟木結(jié)構(gòu)中的“微孔”或“細胞（cell）乃生物學中“細胞”一詞的起源。他在1672年發(fā)現(xiàn)光的衍射現(xiàn)象，并采用光波理論解釋這種現(xiàn)象。胡克制造過各種機械，包括萬向接頭在內(nèi)。1666年倫敦大火以后，他在重建城市中設(shè)計了一些重要建筑物。風向儀，水平儀等裝置的發(fā)明權(quán)也常常歸功于他。可能是胡克實在是太忙了，他發(fā)現(xiàn)了彈簧的特性并對此做了大量的研究，但是他卻沒有做出第一只實物。而是停留在書稿上面。

直到他知道惠更斯在1675年1月30日向法國皇家學會展示了游絲擺輪實物，替代他成為了官方認可的鐘表游絲擺輪的發(fā)明人。他暴跳如雷并開始了一段和惠更斯曠日持久的游絲發(fā)明權(quán)的爭奪戰(zhàn)�；莞购蜕洗沃谱鲾[鐘一樣，并沒有自己親自動手，而是委托法國鐘表匠IsaacThuret或JacquesThuret制造了世界上第一枚采用游絲的鐘表。至此，鐘表歷史翻開了新的一夜，其后的300多年間，幾乎所有的鐘表都是采用具有等時性的游絲設(shè)計�；莞垢淖兞绥姳硇袠I(yè)，開創(chuàng)了精確性的時代，被稱為科學制表之父。通過擒縱系統(tǒng)對發(fā)條的輸出能量進行平穩(wěn)消耗，是機械鐘表準確走時的關(guān)鍵。擒縱調(diào)速系統(tǒng)可以是鐘擺，可以是游絲擺輪，在制表歷史上面也出現(xiàn)過其他的擒縱調(diào)速系統(tǒng)，比如滾珠擒縱調(diào)速系統(tǒng)。

雖然，擒縱調(diào)速系統(tǒng)在很大程度上面已經(jīng)解決了發(fā)條輸出力矩的不均衡，但是為了更加完美地解決，歷史上面，一代又一代的制表人還作出了其他的嘗試。1。芝麻鏈恒動力裝置芝麻鏈裝置的名稱“fusée”為法語，源自拉丁語fusata，意為繞滿線的紡錘。其基本原理是：通過連接發(fā)條盒的鏈條在錐形寶塔輪粗細不等的兩端間的運動，來抵消因發(fā)條輸出力矩前后不均而導致的走時不準的問題。1490年，萊奧納多·達·芬奇（LeonardoDaVinci）就已在他的機械裝置中繪制出了這一機構(gòu)原理的草圖。

芝麻鏈的鏈條就像直行車的鏈條一樣，只是尺寸變得非常非常小，加工裝配難度系數(shù)非常大，在日常使用中，如果上弦方向錯誤，就會扯斷這根纖細的鏈條。再加上，芝麻鏈非常占空間，所以現(xiàn)代手表很少見到這個裝置。如果使用這樣裝置的現(xiàn)代表會很貴，老的懷表相對便宜很多。下圖的這枚寶璣芝麻鏈恒動力陀飛輪價格100w人民幣左右。寶璣LaTraditionTourbillon，當代手表集大成者。天才萊昂納多·達·芬奇LeonardoDaVinci的芝麻鏈設(shè)計提供恒動力，制表大師亞伯拉罕-路易·寶璣Abraham-LouisBreguet的陀飛輪裝置抵消地心引力。新興材料也融入傳統(tǒng)機械之中，配有鈦制擺輪和硅質(zhì)寶璣游絲。

2。擒縱系統(tǒng)恒動力裝置恒動力的實現(xiàn)有兩個方案，一個是在輪系實現(xiàn)，代表就是芝麻鏈，通過均力圓錐輪利用杠桿原理，改變了力臂進而改變力矩，因此實現(xiàn)發(fā)條能量的穩(wěn)定輸出。一個是在擒縱系統(tǒng)實現(xiàn)，將輪系傳來的力量提前進行處理，再傳輸給擒縱系統(tǒng)，這樣就能保證精度！這一枚LANG&HEYNE就是采用擒縱系統(tǒng)恒動力方案，簡單點說，在擒縱輪上面加載了一個"卡放裝置"，相當于又一個"擒縱系統(tǒng)"。能量傳導來，附加的彈簧游絲吸收能量收縮，然后由于金屬彈性又將力量釋放，由于還有一個附加的擒縱叉控制，所以輸出的能量就變得平穩(wěn)。再將平穩(wěn)的力量輸送給真正的走時擒縱。這枚恒動力大三針機芯采用最傳統(tǒng)的德國修飾，黃金螺絲擺輪，寶璣游絲，鵝頸微調(diào)，鋼輪太陽紋打磨，藍鋼螺絲，黃金套筒，鎏金夾板，陶瓷盤面，路易花針，擺輪蓋石還是一枚鉆石。恒動力游絲5秒鐘一個周期，每5秒鐘就會發(fā)出額外一聲悅耳的滴答聲。

3。限位釘1583年，伽利略發(fā)現(xiàn)了鐘擺的等時性，并提出應(yīng)用于鐘表，指：鐘擺來回擺動的一個周期和擺錘的質(zhì)量無關(guān)，也和擺幅無關(guān)，只和擺線長短有關(guān)。但惠更斯發(fā)現(xiàn)在大擺幅的情況下，擺動周期有變。惠更斯發(fā)明了在鐘擺兩側(cè)（圖二）加裝C型彈簧板，讓其最大幅度限制在一定范圍內(nèi)，以保證鐘擺的等時性。

在鐘上面就是使用c型擋板，在表上面就是使用限位釘。但是限位釘只在力矩大的時候起作用，將擒縱叉的最大擺動幅度限制在一定的角度內(nèi)，進而限定傳輸給游絲擺輪的最大能量。對力矩小的時候，不起任何作用。

4。特殊的輪系設(shè)定限位釘?shù)淖饔檬强刂瓢l(fā)條輸出力矩不超過某一個最大限度，而還有一種通過特殊的輪系設(shè)定，讓發(fā)條在將要釋放完畢。力矩處于接近衰減完畢的時候直接讓手表停止運行，不讓機芯運動處于一個不良好的狀態(tài)。打個比喻，限位釘就是限制高血壓的人參加運動，特殊輪系就是不讓低血壓的人參加運動。限位釘是強制限制高血壓病人的最高血壓，將血壓壓到一個設(shè)定的水平并讓其一直運動。而特殊輪系，則是讓低血壓病人直接不運動，讓他一邊呆著去。這枚工程師腕表搭載了IWC50000型機芯，在著名的啄木鳥上鏈系統(tǒng)幫助下，自動陀旋轉(zhuǎn)1960次后就能實現(xiàn)高達7天的動力儲存。為了達到如此長的儲蓄，發(fā)條足足有850mm，厚度只有0。14mm。長動力機芯并不只是在發(fā)條上面做文章，通過設(shè)計這表會在168小時后暫停機芯運行，確保等時性，保證走時精度。

5。自動手表自動手表比手動手表要準一些。發(fā)條盤里面的發(fā)條收縮，然后不斷擴大，釋放能量給游絲擺輪調(diào)速系統(tǒng)。可是普通手動機芯的發(fā)條力矩是先大后小，有一個衰減過程，這會影響手表走時，這就叫等時性誤差。舉例：一塊手表在剛上好鏈的時候，發(fā)條力矩大，同一位置瞬間誤差在5秒，過了24小時后，發(fā)條的力量減少，同一位置瞬間誤差就達到25秒。20秒，就是這塊表的等時差。普通手表不對這點誤差進行調(diào)整，而高端手表或長動力手表會添加“恒動力”系統(tǒng)，用以平穩(wěn)發(fā)條盤傳輸出來的力量。然后自動手表具有防“過上鏈”設(shè)計，當自動手表上鏈滿額的時候，自動陀再給發(fā)條上鏈，發(fā)條會在發(fā)條盤里面滑動，不會再“收縮”。當發(fā)條擴大了一點，釋放了一點能量，自動陀再轉(zhuǎn)動上鏈，發(fā)條就不會滑動，而是會收縮儲蓄能量。這樣，自動手表的發(fā)條就能一直保持“上緊”，這樣提供的能量就比較一致，輸出力矩平穩(wěn)。手表的走時就更穩(wěn)定，誤差小。