只有演示作用，性质上是天球仪。浑天仪每日均匀地绕中轴旋转一周，以滴水为原动力，与漏刻相连，水不断定量而缓缓地流入刻漏的水斗中。水斗原是静止不动的，当注水达到某个份量时，其重量就胜过浑天仪和齿轮的阻力，凸耳使齿轮转动一齿，然后抵住下一齿而再次静止下来，通过齿轮传动而使浑天仪缓慢地旋转。张衡所造浑天仪是个原型、早期的时钟，在五胡乱华中毁坏；在西方，类似能自动旋转的浑象在16世纪出现。张衡在东方最早正确说明月蚀，指出月蚀是由于地球的影子「闇虚」遮掩了月亮而引起的，并测得日、月的视直径约为formula_1度，