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彩色陀螺的科学原理
彩色陀螺，也叫陀螺玩具，是中国传统文化中流传已久的一种古老玩具，被称为“小孩子的爱”，今天，它仍被众多孩子投入其中，也被大量的大学生所喜爱。
那么，彩色陀螺的科学原理又是怎样的呢？
其实，彩色陀螺最根本的原理是物理力学原理。
它的内部结构由三个主要部分组成，分别是机轴、键轴和轮毂。
机轴围绕自身轴心自转，当它绕着键轴转动时，由于键轴的刚性，它就会使轮毂带动转动，这就是运动的本质特征。
在运动过程中，除了键轴的刚性，低速惯性也是彩色陀螺运动的重要组成部分，它是指物体维持其原有的运动状态，即做匀速直线运动的能力。
当物体由于外力或内力的作用而减慢速度，低速惯性就起作用了。
此外，还有一种力——摩擦力，进行运动时，摩擦力会使物体由原有运动状态发生变化，从而产生相应的曲率。
它又分为滑动摩擦力和磨擦力两种，滑动摩擦力使轮毂偏离正常运动状态，产生曲率，而磨擦力则会使轮毂不断减慢，最终停止运动。
总结以上，彩色陀螺运动的核心原理主要是物理力学原理，包括键轴的刚性、低速惯性和摩擦力，三者相互作用形成优秀的运动效果，让孩子们及大学生们游刃有余地尽情享受玩耍的快乐，也值得我们深入剖析。
陀螺知识点梳理陀螺是一种古老的旋转玩具，它以其独特的旋转方式和稳定性而备受欢迎。
在这篇文章中，我们将逐步介绍陀螺的知识点，帮助您更好地了解这个有趣的玩具。
一、陀螺的基本结构陀螺由三个主要部分组成：顶部、主体和底部。
顶部是陀螺旋转的中心，通常由金属或塑料制成。
主体是陀螺的主要部分，它包裹着顶部，通常由木材或塑料制成。
底部是陀螺与地面接触的部分，通常由金属或塑料制成，并配有一个尖锐的尖端，以便陀螺可以旋转。
二、陀螺的旋转原理当人们用手或绳子快速拉动陀螺的时候，陀螺开始旋转。
这是由于陀螺的转动惯性，即物体保持原有状态的性质。
当陀螺旋转时，它会产生一个稳定的旋转轴，使其保持平衡。
三、陀螺的使用技巧 1. 抓握陀螺顶部：使用拇指和食指轻轻抓住陀螺顶部，保持稳定。
2. 快速拉动：用力拉动陀螺的底部，使其开始旋转。
3. 平衡调整：根据陀螺的旋转情况，轻轻移动手指或手腕，调整陀螺的平衡。
4. 手腕摆动：通过轻轻摆动手腕，可以改变陀螺的旋转方向和速度。
四、陀螺的物理原理陀螺的旋转是由物理学中的多个力学原理共同作用而产生的。
其中最主要的原理是角动量守恒和陀螺效应。
角动量守恒是指在没有外力作用下，陀螺的角动量保持不变。
陀螺效应是指陀螺在旋转过程中由于角动量守恒而产生的稳定旋转轴。
五、陀螺的应用领域 1. 娱乐：陀螺是一种受欢迎的玩具，可以带给人们乐趣和挑战。
2. 运动竞技：陀螺在运动竞技项目中也有应用，例如旋转陀螺比赛和技巧表演。
3. 物理教学：陀螺可以作为物理教学的辅助工具，帮助学生更好地理解角动量和陀螺效应等物理原理。
六、陀螺的历史与文化陀螺的历史可以追溯到古代文明。
它被广泛应用于不同文化中，并且在世界各地都有类似的玩具。
在某些文化中，陀螺还与神话、仪式和民间传说等传统活动有关。
七、陀螺的发展与创新随着科技的进步，现代陀螺的设计也在不断创新。
一些陀螺使用了高科技材料和电子元件，例如陀螺仪和LED灯。
这些创新使陀螺更加多样化和有趣。
陀螺的原理是什么
陀螺，又称陀螺仪，是一种利用陀螺效应来测定方向、保持平衡或稳定航行的装置。
那么，陀螺的原理是什么呢？接下来，我们将从物理学角度来解释陀螺的原理。
首先，我们需要了解什么是陀螺效应。
陀螺效应是指当一个陀螺体受到外力作用时，它会产生一个垂直于外力方向的附加力，使得陀螺体产生旋转运动的现象。
这是由于陀螺体的角动量守恒导致的。
在没有外力作用时，陀螺体的角动量大小和方向保持不变。
当外力作用时，陀螺体会产生一个附加的角动量，使得陀螺体发生旋转运动，这就是陀螺效应的基本原理。
其次，陀螺的原理是基于角动量守恒定律的。
根据角动量守恒定律，一个物体的角动量在没有外力作用时保持不变。
而陀螺正是利用了这一原理。
当外力作用于陀螺体时，陀螺体会产生一个附加的角动量，使得陀螺体产生旋转运动。
而在没有外力作用时，陀螺体会保持稳定，不受外界干扰。
此外，陀螺的原理还与陀螺体的结构和运动方式有关。
一般来说，陀螺体通常由一个旋转的转子和一个固定的支架组成。
当转子
旋转时，由于陀螺效应的作用，转子会产生一个附加的角动量，使
得陀螺体产生旋转运动。
而支架的存在可以保持陀螺体的稳定，使
得陀螺可以用来测定方向或保持平衡。
总的来说，陀螺的原理是基于陀螺效应和角动量守恒定律的。
通过利用陀螺效应，陀螺可以用来测定方向、保持平衡或稳定航行。
同时，陀螺体的结构和运动方式也对陀螺的原理起着重要的作用。
希望通过本文的介绍，能够让大家对陀螺的原理有一个更加清晰的
认识。
磁力陀螺原理
磁力陀螺是一种利用磁力作用的玩具，它在旋转的过程中能够
保持平衡，甚至可以在特定条件下实现“悬浮”效果。
这种神奇的
玩具背后隐藏着怎样的原理呢？让我们一起来探究磁力陀螺的原理。
首先，我们需要了解磁力陀螺的结构。
磁力陀螺通常由陀螺体、磁铁和支架组成。
陀螺体通常是一个圆柱形的物体，内部装有一个
磁铁。
支架则用来支撑陀螺体，使其可以自由旋转。
磁力陀螺的原理主要是利用了磁力的作用。
当陀螺体中的磁铁
受到外部磁场的作用时，就会产生一个力矩，使得陀螺体开始旋转。
在旋转的过程中，陀螺体会受到离心力和重力的作用，但由于其旋
转速度足够快，离心力会使得陀螺体保持平衡，不倒下。
此外，磁力陀螺还可以在磁场中实现“悬浮”。
这是因为磁场
可以对陀螺体中的磁铁施加一个向上的磁力，抵消重力的作用，从
而使得陀螺体看起来像是悬浮在空中一样。
除了磁力的作用，磁力陀螺的稳定性还与陀螺体的结构和重心
位置有关。
一般来说，陀螺体的重心越低，稳定性就越好。
因此，
设计合理的陀螺体结构和重心位置对于磁力陀螺的稳定性至关重要。
总的来说，磁力陀螺的原理是利用磁力和旋转的作用，通过合
理的结构设计和重心位置，使得陀螺体可以在旋转的过程中保持平衡，甚至实现“悬浮”。
这种原理不仅可以应用在玩具上，还有一
些实际的工程应用，如磁悬浮列车等。
希望通过本文的介绍，大家
对磁力陀螺的原理有了更深入的了解。
关于陀螺的小知识一、陀螺的概念和历史背景陀螺是一种能够自动旋转的玩具，它具有强大的稳定性和抗干扰能力。
在历史上，陀螺最早出现在中国，其起源可以追溯到公元前5000年左右的新石器时代。
随着时间的推移，陀螺逐渐传播到世界各地，成为一种深受人们喜爱的玩具。
如今，陀螺已经演变为多种形态，包括木制、金属制、石制等，成为一种具有观赏性和竞技性的运动。
二、陀螺种类与特点1. 木制陀螺木制陀螺是最常见的类型之一，它具有轻便、易制作和价格实惠的特点。
木制陀螺的形状和大小各异，有些还经过精心雕刻和绘画，使其更具艺术价值。
2. 金属制陀螺金属制陀螺通常由铜、铁等金属制成，具有较高的稳定性和旋转速度。
金属制陀螺的外观也更加亮丽，有时还会镶嵌宝石或雕刻精美的图案。
3. 石制陀螺石制陀螺比较少见，但极具收藏价值。
它通常由圆形或方形的石头制成，表面雕刻有精美的图案或文字。
石制陀螺的旋转速度和稳定性都非常高，但价格也相对较贵。
三、制作方法与工艺制作陀螺的材料有很多种，包括木材、金属、石头等。
制作工艺也因材料和类型而异。
一般来说，制作陀螺需要经过选材、切割、打磨、装配等步骤。
其中，选材是关键环节之一，因为它直接影响到陀螺的质量和性能。
打磨也是重要环节之一，它能够使陀螺表面更加光滑，从而提高旋转速度和稳定性。
四、玩法与技巧陀螺的玩法有很多种，包括旋转速度、发射角度和落地方式等方面。
对于初学者来说，掌握基本的玩法是非常重要的。
例如，在发射陀螺时，需要掌握好力度和角度，以确保陀螺能够稳定地旋转。
此外，选择合适的场地和时间也是非常重要的，例如在平滑的硬地或草地上玩陀螺会更加稳定。
陀螺的知识点总结一、简介陀螺是一种古老的玩具和科学仪器，是一种通过转动来保持平衡的物体。
陀螺由一个重顶部和一个薄葛壳组成。
当陀螺被转动时，它的顶部会旋转，而壳体则会围绕其中心的轴线旋转。
陀螺是由易学难精的一种玩具，随着现代科学技术的发展，陀螺在物理学、航天技术等领域也得到了广泛的应用。
二、物理原理1. 陀螺运动的原理陀螺的旋转运动主要受到了陀螺定律的制约。
它的转动轴线在着地点不受力产矩，它将保持平衡地倾斜，并沿该方向按常数进行转动。
当有外力作用在陀螺上时，转轴将产生一个垂直于重心轴线的力矩，使得陀螺发生进动。
2. 陀螺的稳定陀螺的稳定主要与其旋转速度和陀螺转动的角动量有关。
当陀螺旋转速度足够快时，陀螺便能保持平衡，保持稳定的旋转。
而当陀螺的旋转速度减小到一定程度时，它将会失去平衡并倾斜或者倒下。
三、陀螺的制作材料1. 陀螺的重顶部一般由金属、木头、塑料或者陶瓷等材料制成。
一些高级的陀螺在重顶部上还会装有轴承或者陀螺线圈，以提高陀螺的旋转性能。
2. 陀螺的壳体主要由金属、塑料或者木头等材料制成。
一些特殊材料的壳体在制作时会通过特殊的技术加工，以提高其外观和旋转性能。
四、陀螺的旋转技巧1. 单手旋转技巧单手旋转是最基本的陀螺旋转技巧，玩家可以通过手腕或者手指的力量来使陀螺旋转起来。
2. 双手旋转技巧双手旋转是一种通过两只手同时旋转陀螺来使其保持平衡的技巧。
这种技巧需要玩家掌握双手协调的能力。
3. 抛起旋转技巧抛起旋转是一种通过抛起陀螺并在空中用手指或者手掌来旋转陀螺的技巧。
这种技巧需要玩家对陀螺的控制能力和手眼协调能力有较高的要求。
五、陀螺的应用领域1. 娱乐玩具陀螺作为一种古老的玩具，在全球范围内都有着广泛的应用。
不仅是孩子们的游戏玩具，陀螺也是一种集体集训、比赛的项目，具有一定的文化内涵。
2. 科学教育陀螺的旋转原理和稳定性等知识对物理学、力学等学科的教学中有着非常重要的作用。
通过陀螺实验，可以帮助学生更好地理解物体的旋转运动和稳定性。
陀螺旋转的原理
陀螺是一种古老而神秘的玩具，它以其独特的旋转方式吸引着人们的目光。
那么，陀螺是如何实现旋转的呢？这就涉及到了陀螺旋转的原理。
首先，我们来看看陀螺的结构。
陀螺通常由陀螺顶、陀螺身和陀螺尖三部分组成。
陀螺顶是陀螺的旋转部分，陀螺身是陀螺的主体部分，而陀螺尖则是陀螺的支撑部分。
这三部分共同构成了陀螺的整体结构。
陀螺的旋转原理主要是利用了角动量守恒定律。
当陀螺受到外力作用时，陀螺顶会产生一个角速度，而这个角速度会使得陀螺产生一个角动量。
根据角动量守恒定律，陀螺在旋转过程中会保持这个角动量不变。
这就是陀螺能够持续旋转的原因。
在陀螺旋转的过程中，陀螺顶会产生一个角动量，而陀螺身则会产生一个倾斜的角度。
这个倾斜的角度会使得陀螺产生一个预向力，这个预向力会使得陀螺保持稳定的旋转状态。
同时，陀螺尖也会起到支撑的作用，使得陀螺能够在旋转的过程中保持平衡。
除了角动量守恒定律之外，陀螺旋转的原理还涉及到了陀螺的自身特性。
由于陀螺的形状和重心的位置，它在旋转的过程中会产生一种陀螺效应。
这种效应会使得陀螺产生一个自转的力，从而保持陀螺的稳定旋转状态。
总结一下，陀螺旋转的原理主要是基于角动量守恒定律和陀螺的自身特性。
通过这些原理，陀螺能够实现稳定的旋转，给人们带来了无穷的乐趣和惊奇。
希望通过本文的介绍，能够让大家对陀螺的旋转原理有一个更加深入的理解。
华尔兹大陀螺讲解
华尔兹大陀螺，又称华尔兹陀螺，是一种非常流行的陀螺玩具。
它的名字来源于一种舞蹈，这种陀螺的旋转方式具有优雅的舞蹈感。
华尔兹大陀螺有三个主要部分：转轴、托架和旋转体。
转轴是陀螺的核心部件，通常是金属制成。
托架是用于固定转轴的器件，通常是一个可旋转的环。
旋转体是陀螺的“身体”，通常是塑料或金属制成。
要玩华尔兹大陀螺，首先需要将托架旋转到合适的位置，使转轴垂直于地面。
之后，用手指或线拉动陀螺，使其开始旋转。
华尔兹大陀螺的旋转时间通常较长，可以持续数分钟。
在玩华尔兹大陀螺时，可以进行各种技巧表演，如移动陀螺的位置、在陀螺旋转时将其抬起或放下等。
这些技巧需要练习和耐心，但一旦掌握，会让陀螺玩家与众不同。
总的来说，华尔兹大陀螺是一种非常经典和有趣的陀螺玩具，不仅具有旋转美感，还有玩家自己创造和发挥的空间。
陀螺仪平衡原理
陀螺仪是一种能够保持平衡的装置，它的工作原理是基于角动量守恒定律。
当陀螺仪受到外力作用时，其转动轴会发生偏离。
但是，由于陀螺仪转动轴的角动量守恒，它会产生一个与外力方向垂直的力矩，使得陀螺仪重新回到平衡位置。
这一平衡原理可以通过以下例子进行解释。
想象一个旋转的陀螺，当它静止时，其转动轴是与地面垂直的。
现在，如果将陀螺的一侧向下压，使得转动轴发生偏离，根据角动量守恒定律，陀螺会产生一个与压力方向垂直的力矩。
这个力矩会迫使陀螺继续旋转，并使得陀螺尽可能地恢复到原来的平衡位置。
陀螺仪平衡原理的关键在于，当陀螺仪旋转时，其转动轴上的角动量（转动惯量乘以角速度）保持不变。
这导致陀螺仪具有一种"惯性"，使其呈现出平衡的特性。
陀螺仪广泛应用于导航系统、飞行器控制以及稳定平台等领域。
通过利用陀螺仪的平衡原理，人们可以准确地测量和控制物体的姿态和角度。
这使得陀螺仪成为现代科技中不可或缺的重要工具。
４８│ＷＡＴＣＨ＆ＣＬＯＣＫ
１８世纪后叶，世界钟表技术已经发展到相当发达的程度，随着微机械加工技术的发展，钟表的走时性能越来越高，人们已经开始关注和处理各种细节问题，最大限度地提高钟表的走时精度。这些细节问题中，因地球引力所导致的钟表位置误差已成为一个突出的问题，且最不容易解决。所谓位置误差（简称位差）是指钟表机构方位改变所引起的日差变化，它是手表在满条时各所测位置（面上、面下、柄上、柄下、柄左）瞬时日差差值的最大值。重力对钟表走时精度的影响主要有以下几个方面：１．摆轮游丝系统不平衡，即摆轮游丝系统的重心与摆轴的轴心线不重合的现象。通常摆轮游丝系统的质量绝大部分集中在摆轮本身。此外，摆轮的厚度与其直径相较甚小，故摆轮游丝系统不平衡时，可以认为重心的偏离（即偏心）就发生在摆轮厚度的对称面内。由于系统的偏心会直接影响摆轮的摆动周期，从而使它有了一定的增量。当的值为正时，说明周期增大了，钟表机构走时就要变慢，反之，当的值为负时，说明周期减少了，钟表机构走时就要变快。根据公式
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陀飞轮系列专栏解密陀飞轮
链接：高难度的陀飞轮陀飞轮机构是世界制表业内公认的最经典的机械表款，自从它的诞生至今两百多年的时间里始终独树一帜，被各大指标企业追捧，究其原因是因为它代表了机械表制造工艺的极高水平，而且由于其独特的运行方式，已经把钟表的动感艺术美发挥到登峰造极的地步。但是，能推出陀飞轮机构的国内厂家很少，国际上也只有为数不多的几个大厂能把陀飞轮机构作为主打产品，主要是因为陀飞轮机构机构复杂、零件加工难度大，稳定性不易掌握以及装配调整复杂等多种因素。
解理ＡＮＡＬＹＳＩＳ左图：宝玑于１８０１年申请专利时在申请书里所附的陀飞轮装置图中图：宝玑陀飞轮表右图：制作于１９００年的一分钟陀飞轮机心
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文、图／本刊特约撰稿人曹维峰２０１０年第１期│４９
日差可以通过静平衡和动平衡等方法尽可能把摆轮的偏心量减小到最小，这是减少系统不平衡对周期影响最直接和最有效的方法。但是，人们不可能制造出绝对没有偏心的理想摆轮。２．游丝固定点重力效应，即游丝重心对周期的影响。由于游丝在展缩时不能保持阿基米德螺线的形状，因而游丝的重心在运动时将按很复杂的轨迹变化。当摆轴垂直放置时，游丝重心对摆轴所产生的附加力矩只是使轴承中增加很小一点摩擦力，这时周期没有多大影响。但当摆轴水平放置时，游丝重心对摆轴所产生的附加力矩就直接叠加到游丝力矩上去。这样，由于重心对摆轴所产生的附加力矩是非线性的，因而将使系统产生等时性误差。３．摆轴变换平立位置振幅有变化。由于摆轴水平放置与垂直放置时，其支承中的摩擦力矩不同而引起位置误差。摆轴在垂直放置时，以轴颈的端面和轴承接触，而在水平放置时，则以轴颈的外圆和轴承接触。前者的摩擦力矩要比后者小，这就造成摆轴垂直放置时的摆轮振幅比水平放置时高。因为任何一个摆轮游丝系统都存在一定的等时差，振幅变化的结果，将相应地引起周期的改变。从本质上说，这样所引起的位差实际上是一个等时性的问题，只不过它是在钟表方位改变时表现出来。４．擒纵机构中的擒纵齿轴和叉轴与轴承都存在轴向或径向间隙。当垂直放置时，轴颈的端面和轴承接触产生轴向间隙，当水平放置时，轴颈的外圆和轴承接触产生径向间隙，从而导致擒纵机构工作状态发生变化，产生位元差，５．快慢针夹子与游丝之间间隙对周期的影响。常用的钟表快慢针系统是通过拨动快慢针调整快慢的。由于为了拨动快慢针时，游丝与夹子不卡住，游丝与夹子之间要留有一定的间隙。当钟表处于不同位置时，游丝在快慢针夹子中的位置会因有间隙而有所变化，使得游丝的实际工作长度发生变化，从而导致位元差。上述几个因素中，摆轮游丝系统不平衡、游丝固定点重力效应和摆轴变换平立位置振幅有变化是产生位差的三个主要因素。前两个因素可以通过提高摆轮游丝系统的等时性减少位差，而第三个因素可以通过减少摆轴平立位置间摆轮振幅的变化也就是减少摆轴平立位置间摆轮游丝系统能量消耗的差别达到减少位差的目的。但是，人们不可能完全保证游丝和摆轮的重心不变，控制摆轮和游丝的偏心从技术上来讲有一个极限，很难用传统的方法解决上面提到的几个问题。于是，钟表史上最杰出的制表大师宝玑提出了陀飞轮技术，这项技术从工作原理上解决了钟表的垂直位差问题，也就是在第一章我们所提到的陀飞轮的基本概念：它将摆轮游丝系统和擒纵机构放置于旋转框架中，
ωL
陀飞轮故事的起点从１８０１年６月２６日开始，当时宝玑大师亚伯拉罕．路易．宝玑从巴黎专利局获得一项为期十年的新型时计擒纵机构专利，这个新机构就是陀飞轮装置。不过根据专家考究，其实宝玑早在１７９５年便已经构思出这项发明，其后经过多年实际制作与研究，并且以数月的时间准备一份附有该装置水彩图的完整申请书，陀飞轮才得以正式问世。
在１８５０年以后，瑞士最有名的两位陀飞轮表制表师就是ＡｕｇｕｓｔｅＧｒｅｔｈｅｒ和ＥｒｎｅｓｔＧｕｉｎａｎｄ。他们的作品大部分装置在其他品牌的表里面。他们的作品极有特色，首先是陀飞轮的框架已经摆脱了宝玑时期单调的双臂式，以功能为主要的雏形，进入了工艺品的阶段。他们不但使得框架形式美观，而且重视外观的雕琢打磨。Ｇｕｉｎａｎｄ最有名的作品是一系列提供给芝柏三金桥机心的陀飞轮结构，这系列作品堪称陀飞轮史上的一次重大变革，它不但结合了富逻辑性的桥板，机械结构，又有赏心悦目的艺术性格。
在当时的情况来说，制作陀飞轮的困难度，在当时高居各项功能之冠，这也是它生来便具备珍贵稀有的价值。因此，宝玑的第一款陀飞轮表直到１８０５年才问世，距离想法出现已经过了十年，而一般社会大众也直到１８０６年巴黎举行的全国商品展览会上，才得以一睹陀飞轮的庐山真面目。另外，从１８０５年到１８２３年宝玑大师去世为止，总共售出３５只陀飞轮表。所幸宝玑大师努力传承制作技术与结构原理，陀飞轮才得以从小小的起点逐步发展，写下钟表史上灿烂辉煌的一页！
链接：宝玑与陀飞轮
ＡＮＡＬＹＳＩＳ解理海鸥机械手表机心设计师主要负责陀飞轮系列机械表机心设计其产品设计申请了多项实用新型和发明专利
曹维峰
经常收到一些朋友对“陀飞轮”表的发问，问题由简单到深入，针对大家关注的问题，我将从本期开设陀飞轮系列专栏，同大家一起探讨“陀飞轮”的方方面面，感兴趣的朋友可通过邮箱与我交流。ａａｒｏｎｃａｏ０６７８＠１２６．ｃｏｍ图１：宝玑式改进型陀飞轮的平面结构图天津海鸥表业集团有限公司在２０００年初开始研发陀飞轮机械表，经过将近１０年的不断探索，依靠强有力的自主创新能力，并且在机构改进、零件生产和装配经验的积累都取得很大的发展的前提下，使得陀飞轮机械表稳步前行，与时俱进。链接：“海鸥”陀飞轮５０│ＷＡＴＣＨ＆ＣＬＯＣＫ陀飞轮抵消地心引力的理论分析普通机械表的摆轮游丝系统的不绝对同心性质使得它对于地心引力的敏感将直接影响机械表的走时精度，尤其是当表的几方位的转换马上就会反映到精度上。而陀飞轮被设计的初衷就是能有效补偿摆轮的重力作用、游丝的偏心运动、游丝的方位角等产生的位置误差。当摆轴处于水平位置时，摆轮的偏心使得摆轮的重力产生了一个附加力矩作用于调速机构上，如图３所示：假设平衡位置时系统偏心距为，重力，夹角为，当摆轮偏转任意角时则产生的附加力矩为：－ｓｉｎ（＋），利用埃利公式可以推出对周期影响所产生的日差值为：＝－８６４００×ｃｏｓ式中：（）＝／２－３／２！２３＋５／３！２！２５……从上式可以看出对于一只机心、、是固定的，摆幅在一定时间内是稳定的，对于普通机械表也是固定的，而陀飞轮机械表由于擒纵调速机构被设置在框架内旋转，使得它的平衡位置与重心的夹角在０～３６０°之周期变化，根据ｃｏｓ函数特性可以得出在－９０°～＋９０°与＋９０°～２７０°互补，使得摆幅一定时，陀飞轮整体旋转一周系统偏心所产生的日差值＝０，减小了摆轮游丝系统的偏心对振动周期的影响，也同时提高了陀飞轮机械表的走时精度。LGGLJMGLMθφθφωθφθθθθωω××－是游丝刚度１００φφφφφ００００００在自身运行的同时还能够一起作３６０度旋转，能有效补偿摆轮的重力作用、游丝的偏心运动、游丝的方位角等产生的位置误差，最大限度地减少了由于地球引力所导致的钟表位置误差从而提高了走时精度。下面我们就将结合陀飞轮装置的工作原理，从理论上分析它是如何抵消地心引力的。陀飞轮的工作原理首先从原动组件将能量传递给中心轮部件（中心轮部件是与分轮固定在一起的，每旋转一周为６０分钟），然后从中心轮部件通过三轮部件将能量传递给秒齿轴部件（一般将秒齿轴部件设计成每分钟旋转一周，也就是相当于秒轮）。秒齿轴部件是与旋转框架固定在一起的，因此三轮部件将能量传递给秒齿轴部件的同时也使整飞轮旋转框架获得了能量并且将会随着秒齿轴部件一起每分钟旋转一周。而秒轮片被固定在夹板上，它与旋转框架同轴并且与擒纵齿轴啮合，当陀飞轮旋转框架获得了能量每分钟旋转一周的同时还驱动了擒纵轮部件，使得擒纵调速系统开始正常运转并与旋转框架同轴随着旋转框架以每分钟旋转一周的速度做３６０度旋转，从而完成了从原动组件到擒纵调速系统整个能量的传递过程，至此整个陀飞轮装置开始正常工作（见图１、图２）。J１０（）φ０M０GL解理ＡＮＡＬＹＳＩＳ图２：宝玑式改进型陀飞轮的轴向结构图本文引入了机械原理中的周转轮系部分行星轮系的理论知识，尤其是借用了行星轮系传动比的特性，计算了最常用陀飞轮整体的齿数配比，使得人们可以通过最常用的机械知识来理解被神奇化的陀飞轮机构。
２０１０年第１期│５１
ＡＮＡＬＹＳＩＳ解理陀飞轮的理论计算通过上面的详解，大家可以了解到陀飞轮抵消地心引力的工作原理和理论原理，而下面我将重点向大家详细讲解陀飞轮的机械结构是如何计算出来的，其实根据图和图就可以比较明显的看出，陀飞轮就是一种典型的周转轮系更确切的将就是周转轮系里的行星轮系结构！宝玑在当时也许没有这么确切的理论体系，但是他所运用的理论知识的确让人佩服！他的陀飞轮结构里的摆轮游丝系统局中作为行星轮系里的太阳轮，而擒纵机构被设置于它的旁边，在输入力矩的驱动下陀飞轮整体框架旋转从而带动擒纵机构围绕摆轮游丝系统公转，这样就使得擒纵调速系统运转起来了。１２
陀飞轮机构传动比的计算如图４所示，表示秒齿轴的齿数、表示秒轮片的齿数、表示擒纵齿轴的齿数，表示擒纵轮片的齿数，对应转速用表示。根据行星轮系的传动比公式计算得：
设擒纵调速机构的振动周期为，得擒纵轮的转速－＝转×）秒；由，得：［×／＝；假设陀飞轮擒纵调速机构所选节拍为次小时，得：＝秒；设擒纵轮片齿数，并且陀飞轮转动的速度为＝转秒得＝［＝；设，得＝这样可以得出结论：当陀飞轮的擒纵调速机构所选节拍为次小时，擒纵轮片的齿数为个时，秒轮片也就是行星轮系里的太阳轮的齿数为个，而擒纵齿轴也就是行星轮系里的公转轮的齿数为个。再假设陀飞轮的擒纵调速机构所选节拍为次小时得：＝秒；设擒纵轮片齿数，并且陀飞轮转动的速度为＝转秒）得＝６＝；设，得＝通过以上计算可以得出结论：当陀飞轮的擒纵调速机构所选节拍为次小时，擒纵轮片的齿数为个时，秒轮片也就是行星轮系里的太阳轮的齿数为个，而擒纵齿轴也就是行星轮系里公转轮的齿数为个。以上这两种陀飞轮擒纵调速机构所选的节拍数与相应的擒纵轮齿数是最常用的，可以根据所配比的秒轮片和擒纵齿轴的齿数来设计陀飞轮整体的框架布局，而秒齿轴的齿数与传动轮系的配比有关，但是唯一不可变动的就是陀飞轮转动的速度为＝转秒）。ZZZZTTZTZZZTZZZZZTZZZZZZ４４５５０５４０５４０５４４５０５４４５５４０５４４５５４４４ωωωωωωω１／（＝０１／（）］／２１６００／１／３＝２０１／６０／１／（２０／３）］／（１／６０）９＝１０９０２１６００／２０９０９１８０００／２／５＝１５１／６０（／／（１／）／（１／６０）１０＝１０１００
