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在发条发明之前，机械钟的运行需要依赖重力推动，现今利用重锤的机械钟仍采用相同的原理，此类设计是借由重锤往下掉的力量来带动走时轮系，搭配钟摆稳定的摆动控速，便可到达精准计时的效果。
朗格主动机械表与手动机械表
然而，这种布局无法缩小随身携带，直到1500年前后，发条的利用，才开启了怀表的序幕。早期怀表采用钥匙上链，在面盘或背面留有上链孔，插入相合的钥匙（上链器），就可以带动发条盒，举行上链。到了1842年Adrien Philippe（百达翡丽早期合伙人）发明白免钥匙上链系统，通过表冠即可上链，这项发明影响至今。
手动上链机心机制
手动上链的布局并不复杂，基本上通过旋转表冠带动把头上的立轮，驱动小钢轮、大钢轮，进而带动大钢轮下方与之同轴的发条盒上链。当然随着机心的设计差别与历史的演变，会有轻微的变型，甚至发展成相当前卫的手动上链模式，但基本的原理都是相同的。
若从实用性的角度来看，上链的过程最好顺畅省力，零件应耐久耐用，因此有些高端的机心将立轮的轮齿做成斜齿，在带动小钢轮时可以更为顺畅，例如百达翡丽的215机心与下面的真力时古董机心即属此类。尚有些机心会把立轮与巨细钢轮的轮齿做得较为粗壮，高档古怀表中甚至做成美观且不易断裂的狼牙齿，惋惜在当代手表很少采用。
早期需要采用钥匙上链的怀表，上链时需将“钥匙”插入机心调时上链孔中举行操作
1.单向上链
真力时135型机心（见下图）的表冠单向上链轮系排列属于尺度形式，对照上链轮系图便可以清楚看出从表冠、立轮、小钢轮、大钢轮、发条盒的一连串作动，这就是基本的传动流程。其中需要特别说明的是立轮与聚散轮间设有聚散齿轮，以上链方向旋转表冠时，才气带动立轮转动；若以反方向上链，聚散齿轮便会先跳脱后再复位，立轮则不动作，也就不会转动小钢轮。
在上述的基本布局上，随着机心空间配置的需要，可以在各轮系间加入一些中介齿轮，而发展出很多差别的轮系排列。尚有些手表的表冠作成水平式设计，如2010年发表的香奈儿秘密逆行手表，主要的的差别是把立轮改成水平放置，轮系方面仍不脱上边的基本布局。
别的，视机心设计的需要，小钢轮也可以做成双层布局，如立轮与下层轮齿咬合，而上层轮齿与大钢轮咬合，上下层轮齿比例的差别，会影响上链的力道与时间，原理与脚踏车的前后变速系统相同。
▲ 真力时135机心
巨细钢轮十分明显，隐约还可看到与小钢轮垂直的立轮轮齿。大钢轮左侧为防逆转的止逆装置。
表冠双向上链的设计则如积家的182型大自鸣机心，两个大钢轮分列小钢轮两侧，大钢轮底下各有一个发条盒，分别作为报时与走时动力之用；其把头上面取消聚散齿轮，因此不管是顺时针或逆时针方向旋转，都可以带动立轮运作。
一般立轮直接与小钢轮咬合，此机心则在立轮与小钢轮间多了一个中介轮，稍有差别。不管从那一个方向上链，都只会有一边的大钢轮确实上链，另一边则是空转。其关键设计在于大钢轮内的特殊止逆装置，基本上此类大钢轮可以分成几个部份，中央钢轮（与发条轴心连动）、外侧钢轮以及与之连动的两个止逆装置；外侧钢轮及止逆装置可以和中央钢轮分开旋转：当止逆装置能勾住中央钢轮时，则同方向旋转，反之勾不住时，就相反方向各转各的。稍作观察可以发现两个大钢轮的中央钢轮与止逆装置的钩爪方向刚好相反，因此当表冠作差别方向旋转时，便可分别为两个发条盒上链。
▲ 积家380型计时机心
只能看到两个并排的大钢轮与一个中介轮，小钢轮隐藏在夹板下方，从夹板上可见其轴孔。
3.特殊上链设计
不一样的设计最能令人印象深刻，因此很多品牌开发了自产机心，而特殊的上链方式也随之产生。其中有些看起来虽然前卫，但采用额外的上链器来上链，实在和早期的上链设计更为接近，可以说是设计师融合古今制表技术，才创造出来的。
当然，这类要额外工具才气上链的设计虽然在利用上有困扰，却也多了一份上链的乐趣，话说回来，这些手表的收藏性远大于实用性，收藏家或投资客对这独一无二的设计仍以喜欢居多。
▲朗格31
Lange 31的表冠只能调校时间，因其31日链的双发条扭力太强，故须利用专门的上链器从背后的上链孔上链。
主动上链机心机制
机械表以发条储存动能，但发条盒空间有限，怎样保持动能持续长久，而又不用常常手动上链，从怀表时代就已是制表师想要办理的问题，何况透过主动上链还能随时让发条保持在稳定的动能状态，对于走时的精准度也很有帮助。
1770年瑞士的Abraham-Louis Perrelet发明白主动上链的怀表，其设计是以360度旋转的主动陀带动上链轮系，与现今的常见设计接近，不外怀表是放在口袋里的，不像手表能常随动手部动作变换角度举行上链，而且当时设计不是很成熟，即使在数年后宝玑改良成摆锤式的主动陀，也没能普及。
直到1920年代开始，手表的主动上链装置才再度受到重视，英国制表师John Harwood于1924年发明撞锤式的主动上链系统，进入1930年代后，各种现在看来十分新奇的设计陆续出现，其中最优秀的是主动陀能360度旋转的劳力士设计，如今已成为最普遍的主动上链类型。
之后的数十年间，陆续有新的发明，但多数并不实用，目前还有少数品牌在利用而且效果不错的，最知名的是IWC的“啄木鸟”、精工的“魔术杠杆”，以及近年宝齐莱利用的环型主动上链装置。同类主动上链装置的原理都不会差太多，但各种机心的变化则有很多种，本文将说明当代主动上链的基本原理与较普遍的转向装置。
▲ Perrelet制作的主动怀表
从背面及侧面可以看到相当厚实的主动陀，若只从外貌来看的话，与当代的设计差别不很大。
1.基本运作与动力来源
我们先以ETA2824为参考，说明主动上链组件的名词，如图解所示：1主动陀、2主动轮、3与4构成主动一番轮（辅助转向轮）、5与6构成主动二番轮（转向轮）、7主动三番轮（减速轮）、与8主动四番轮（上链轮）、9大钢轮、10发条盒。3-6也可统称为转向轮，作用在于将主动陀顺、逆时钟旋转的相反力量变化成相同方向以举行上链动作。
主动陀虽重，但通常发条扭力更大，不易直接上链，而减速轮与上链轮的圆心部门都还有一层小齿轮，因此可以透过齿轮比的调节，让快速转动的齿轮输出较大扭力以顺遂上链。而主动陀的固定方式基本上有如图所示的滚珠式与轴心式轴承，一般来说滚珠式较为灵活，但劳力士的轴心式也获极高评价，布局的好坏最终还是要依机心整体设计而定。
▲ETA2824主动上链图解。1到10为能量从主动盘传递到发条盒的过程，关键在于3、4同轴与5、6同轴的两组转向轮。
2.棘轮式转向轮
棘轮布局指的是能控制齿轮只做单向作用的设计，这样才气让主动陀一边空转，而另一边可以上链。先以单向上链的ETA7750为例，其转向轮B由上而下可以分为上层齿轮、棘轮、下层齿轮、轴心小齿轮，后面三者连动，可以与上层齿轮作反方向旋转，因此只有主动陀（已拆除，轴心在A的位置）往上链方向旋转时，才会传动到减速轮C。
若在双向上链的环境，则像ETA2824一样，再加一个辅助转向轮即可。各品牌的棘轮布局稍有差别，但原理不变，可透过劳力士的设计来了解；红轮内部有一个棘轮与两组棘爪，棘轮与轴心小齿轮连动，而棘爪与红轮相连，红轮逆时钟旋转时，棘爪勾动棘轮，反方向则棘轮会滑开，因此主动陀不管怎样转动，都能让带动减速轮的轴心小齿轮只做逆时针旋转举行上链；两个红轮并列，便到达双向上链的效果。欧米茄的1045型机心是更为简单的做法，只有单向能量可转动减速轮C。
▲ ETA 7750单向上链转向轮
图中可看到转向轮B为多层布局，下层齿轮较上层齿轮稍大，两轮间隐约可以看到棘轮装置。
▲欧米茄1045型单向上链机心
轴心式轴承穿过主动一番轮B，配合主动盘上的条型棘爪A，让B只能单向旋转上链。
▲ 劳力士棘轮布局
A.棘轮，B.棘爪，C.轴心小齿轮，D主动轮，主动轮只与一个红轮接触。另一个红轮布局相同。
▲ 劳力士双向主动上链轮系。A.固定轴心式轴承的锁片，B.主动轮，C.减速轮，C亦有轴心小齿轮，以传动下一个齿轮。
3.聚散式转向轮
聚散式的基本原理是当主动陀往上链方向转动时，主动陀将聚散齿轮推到与减速轮咬合的位置；反向旋转时则主动轮将聚散轮推往反方向，使之不与其他齿轮咬合而空转。
以宝玑550机心为例，聚散轮B与定位杆I分别做在同一零件的差别位置，因此连动，而透过机板高度能限制I和B的活动范围，定位弹簧H会让B咬合C，当主动陀顺时钟转时，B便带动上链；反向旋转时，B则脱离C空转，十分简便可靠。
再看积家889型的双向上链环境，以相同原理稍做调整即可；齿轮的序列因设计差别而偶然会多会少，无需在意，重点在于CD两个聚散轮，它们被设计在一个大约是正三角型的板子上，与固定的支点各据三角，因此是可有限活动的；当主动陀顺时钟转时，C咬合E，反向时则是D咬合E，而E都是往上链的逆时钟方向旋转。别的，还可看到主动上链轮系的止逆装置，即889中的F和宝玑图中的G。
▲ 宝玑550型主动上链轮系
能量从主动轮A（已拆除），颠末聚散轮B，经CDE到达发条盒F。可限制B的聚散范围。
▲ 积家889型双向上链轮系
A到E是传动路径，接续再至发条盒。聚散轮CD可适当位移，同一时间只有其一能接触到E。 |
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