2025年钟表及计时仪器制造工知识考核试卷及答案

2025年钟表及计时仪器制造工知识考核试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.机械钟表中，决定走时频率的核心部件是（）A.发条盒B.擒纵轮C.摆轮游丝系统D.指针系统答案：C2.石英表中，提供标准频率信号的关键元件是（）A.集成电路B.步进电机C.石英谐振器D.锂电池答案：C3.钟表宝石轴承常用的材质是（）A.天然钻石B.人造刚玉C.蓝宝石单晶D.二氧化硅晶体答案：B4.自动上链机械表的上链效率主要取决于（）A.表壳厚度B.摆陀的旋转角度C.发条的长度D.擒纵叉的材质答案：B5.计时仪器中，用于检测游丝平面度的常用工具是（）A.投影仪B.千分尺C.洛氏硬度计D.三坐标测量仪答案：A6.机械表走时误差的日差标准（二类表）通常要求不超过（）A.±30秒B.±15秒C.±5秒D.±1秒答案：B7.石英表组装时，导电胶的主要作用是（）A.固定线路板B.传递电信号C.密封防水D.增强结构强度答案：B8.钟表齿轮传动中，影响传动效率的关键因素是（）A.齿轮模数B.齿面粗糙度C.齿数比D.齿轮颜色答案：B9.游丝的“外桩”固定方式中，能有效减少温度影响的是（）A.单外桩B.双外桩C.可调节外桩D.无外桩答案：B10.智能手表的心率监测模块，其核心传感器类型是（）A.压阻式传感器B.光电式传感器C.电容式传感器D.热电式传感器答案：B二、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.机械表的发条越粗，存储的能量越多，走时越精准。（）答案：×2.石英表的走时精度主要依赖于石英晶体的频率稳定性。（）答案：√3.钟表宝石轴承的主要作用是增大摩擦，稳定传动。（）答案：×4.自动上链机械表在静止时无法上链，必须通过佩戴者活动驱动。（）答案：√5.游丝的“内桩”松动会导致摆轮振动频率不稳定，引起走时误差。（）答案：√6.石英表的步进电机转速与石英晶体频率直接相关，频率越高转速越快。（）答案：√7.钟表齿轮的齿形误差会导致传动时出现“跳齿”或“卡滞”现象。（）答案：√8.防水手表的防水性能仅取决于表冠的密封设计，与表壳其他部位无关。（）答案：×9.智能手表的GPS模块需要独立的天线设计，其信号强度与表壳材质无关。（）答案：×10.机械表的“动平衡”调试主要是为了减少摆轮旋转时的离心力偏差。（）答案：√三、简答题（每题8分，共40分）1.简述机械表擒纵机构的基本功能及常见类型。答案：擒纵机构的基本功能是将发条释放的能量周期性传递给摆轮游丝系统，维持其等幅振动，同时通过擒纵轮与擒纵叉的相互作用，控制齿轮系的转动速度，实现精准计时。常见类型包括叉瓦式擒纵（如瑞士杠杆擒纵）、销钉式擒纵（如马式擒纵）、天文钟用的重力擒纵等，其中瑞士杠杆擒纵因结构紧凑、抗干扰性强，是现代机械表的主流。2.石英表与机械表在工作原理上的核心差异是什么？答案：核心差异在于计时基准和能量传递方式：（1）计时基准：石英表以石英晶体的压电谐振频率（通常32768Hz）为基准，通过集成电路分频后驱动步进电机；机械表以摆轮游丝的机械振动频率（如28800次/小时）为基准，依赖擒纵机构维持振动。（2）能量来源：石英表通过电池提供电能，机械表通过发条存储的机械能驱动。（3）误差特性：石英表误差主要受温度、电压影响，日差通常±0.5秒内；机械表误差受振动、温度、磁场等环境因素及零件加工精度影响，日差一般±15秒内（二类表）。3.钟表宝石轴承在设计时需考虑哪些关键参数？答案：需考虑以下参数：（1）孔径与深度：孔径需与轴榫直径匹配（通常轴榫直径0.08-0.2mm，孔径公差±0.002mm），深度需保证轴榫轴向窜动在0.01-0.03mm内，避免卡滞或松动。（2）表面粗糙度：宝石内孔表面需抛光至Ra≤0.02μm，减少摩擦损耗。（3）硬度与耐磨性：人造刚玉（Al₂O₃）硬度需≥HV1800，确保长期使用不磨损。（4）几何精度：内孔圆度、圆柱度需≤0.001mm，避免轴榫偏摆。（5）安装配合：与夹板孔的过盈量需控制在0.003-0.005mm，防止脱落或松动。4.简述机械表“走时偏快”的常见故障原因及排查步骤。答案：常见原因：（1）摆轮游丝系统：游丝内桩松动导致有效工作长度变短；游丝平面度差（如“层叠”或“外张”）使振动周期缩短；摆轮平衡差导致离心力偏差。（2）擒纵机构：擒纵叉叉瓦与擒纵轮齿的啮合深度过浅（“过冲”），传递能量过多；叉瓦工作面磨损导致释放时间提前。（3）传动系统：齿轮齿面油污或磨损导致传动阻力减小，发条能量释放加快。（4）外部因素：受磁场影响使游丝粘连，振动频率升高。排查步骤：①观察摆轮振动频率（正常28800次/小时对应振幅约270°），若振幅过高（>300°）可能游丝长度过短；②检查游丝状态：用放大镜观察是否有层叠、外张或内桩松动；③检测擒纵轮与叉瓦的啮合深度（标准0.15-0.2mm），测量叉瓦工作面磨损量；④清洁齿轮系并检测传动阻力（正常0.05-0.1mN·m）；⑤用退磁器对机芯整体退磁后重新测试。5.智能计时仪器（如智能手表）的防水设计需重点关注哪些部位？简述具体措施。答案：需重点关注以下部位及措施：（1）表壳与表盖接口：采用O型密封圈（材质为氟橡胶或硅橡胶，硬度70-80ShoreA），配合面需抛光至Ra≤0.4μm，压缩量控制在15%-20%。（2）表冠（按钮）密封：使用双层密封结构，外层为橡胶圈，内层为金属垫片，表冠旋入后需与表壳齐平，防止外力破坏。（3）显示屏与表壳接口：采用防水胶（如聚氨酯胶）粘合，胶层厚度0.1-0.2mm，需覆盖整个边缘，避免气泡。（4）传感器开孔（如心率监测孔、麦克风孔）：使用防水透声膜（如ePTFE膜，透声率>90%，防水等级IP68），与表壳通过超声波焊接固定。（5）充电接口（若为接触式）：采用磁吸式防水接头，接触点镀铑（厚度≥3μm），配合后通过橡胶套密封。四、综合分析题（每题15分，共30分）1.某机械表装配后日走时快45秒，经检测摆轮振幅为320°（正常270°），游丝无明显变形，擒纵轮与叉瓦啮合深度0.12mm（标准0.15-0.2mm）。请分析可能原因，并提出修复方案。答案：可能原因分析：（1）擒纵啮合深度过浅（0.12mm<0.15mm）：导致擒纵机构传递给摆轮的能量过多，摆轮振幅超过正常范围（320°>270°），振动周期缩短，走时加快。（2）游丝有效工作长度偏短：虽外观无变形，但可能内桩固定位置偏移（如装配时未对准标记），导致游丝实际参与振动的圈数减少，频率升高。（3）传动阻力过小：齿轮系清洁过度（如使用强溶剂）或润滑油不足，导致能量传递效率过高，发条释放速度加快。修复方案：（1）调整擒纵啮合深度：使用擒纵叉调整工具（如叉瓦微调钳），将叉瓦向擒纵轮方向微移，使啮合深度恢复至0.15-0.2mm，同时检查叉瓦工作面是否有磨损（若磨损需更换叉瓦）。（2）校准游丝内桩位置：拆卸摆轮游丝组件，检查游丝内桩与摆轮轴的相对位置（标准为内桩标记与摆轮平衡螺丝标记对齐），若偏移则重新压合内桩，确保游丝内圈与摆轮轴同心。（3）检测传动阻力：使用扭矩仪测量齿轮系传动扭矩（正常0.05-0.1mN·m），若过低则在齿轮轴榫与宝石轴承间添加适量钟表油（如瑞士Moebius9415油），增加阻尼。（4）重新校表：调整完成后，使用校表仪测试走时误差（标准二类表±15秒/日），若仍偏快，可通过微调快慢针（将游丝外桩向“慢”方向移动，增加有效工作长度）进一步校准。2.设计一款面向专业运动场景的高精度计时仪器（如马拉松计时码表），需重点考虑哪些技术要点？请结合材料、结构、功能三方面说明。答案：（1）材料选择：①表壳：采用钛合金（如Ti-6Al-4V，密度4.43g/cm³，强度≥895MPa）或碳纤维复合材料（模量230GPa，耐温-50℃至200℃），满足轻量化（<50g）与抗冲击（能承受1000G冲击）需求。②按键与表冠：使用陶瓷（氧化锆，硬度HV1200），表面抛光至Ra≤0.1μm，防止运动中汗水腐蚀（耐盐雾500小时）。③显示屏：采用蓝宝石玻璃（莫氏硬度9），厚度1.2mm，表面镀AR减反膜（透光率>98%），确保强光下可视。（2）结构设计：①计时模块：采用双擒纵系统（主擒纵用于日常走时，副擒纵用于计时秒针），减少计时功能对基础机芯的干扰，计时精度达1/100秒。②防水结构：表壳与底盖采用旋入式密封（6点位置设O型圈，压缩量18%），表冠为三重密封（橡胶圈+金属垫片+螺纹锁止），防水深度≥200米。③抗磁设计：机芯外罩软磁合金（坡莫合金，磁导率μ≥100000）屏蔽罩，厚度0.3mm，可抵御10000高斯磁场干扰。（3）功能实现：①精准计时：搭载温度补偿石英机芯（TCXO，频率稳定度±0.5ppm），内置加速度传感器（量程±16g），通过算法修正运动振动引起的计时误差。②数据记录：集成GPS模块（支持多星系统，定位精度≤1米）与心率带接口（蓝牙5.3协议）