齿轮齿条驱动：旧技术的新面貌

将齿条和小齿轮传动与其他线性传动（如皮带和滚珠丝杠）进行比较表明，有时简单性可能是最终的复杂性。

如今，工程师在直线运动系统中的驱动有很多选择。从各种丝杠驱动器到直线电机再到液压系统，每一种都具有独特的优缺点，其中一些在某些应用中比其他应用更适合。结果是可能没有“完美”的直线运动执行器来满足所有应用要求。然而，有一种线性致动器可能接近完美的理想状态。久经考验的真实齿轮齿条驱动。在这里，我们讨论了对完美直线运动解决方案的现代追求，以及齿轮齿条系统如何满足很多（如果不是大多数）标准。尽管有些人可能认为齿轮齿条技术“陈旧而笨重”，但我们将展示现代齿轮齿条系统并非如此，为旧技术提供新的认识——如果选择和应用得当——可以达到最新技术的动态运动和定位精度，例如先进的滚珠丝杠驱动和直线电机。

重新评估直线运动现状

当线性运动系统需要高精度、高推力或高动态——或这些的任意组合——设计人员通常会选择以下三种驱动选项之一：皮带和皮带轮、滚珠丝杠或齿条和小齿轮。关于这些技术的总体思路通常是这样的：

皮带非常适合高速行驶，但推力能力有限且刚度较低。

滚珠丝杠非常适合高推力和定位精度，但行程和速度

。

齿条和小齿轮系统非常适合高动态、高推力和高定位精度，但它们陈旧且笨重。

机器制造商选择齿轮齿条驱动的原因之一是它们能够提供极长的冲程长度。事实上，对于需要长行程的应用，齿条和小齿轮通常是首选的驱动选项，在这些应用中正确张紧齿形带驱动变得困难。对于滚珠丝杠驱动，丝杠的临界速度——丝杠在旋转时开始摆动的速度——与丝杠的直径成正比，与其无支撑长度的平方成反比。因此，对于即使速度适中的长行程，螺杆直径也需要相对较大，以防止滚珠丝杠摆动。另一方面，齿条和小齿轮驱动器可以通过端到端安装齿条部分而制成几乎无限的长度，而无需增加齿条的模块（尺寸）或更大的小齿轮。