一个中心黄铜齿轮带动上下两个貌似平行的铝齿条

寂静回声

问









答
齿轮啮合时，除了切向驱动力外，还会产生显著的径向分离力（对于 $20^\circ$ 压力角的齿轮，径向力约为切向力的 36%）。
当齿条运动到左右最远处时，齿条的一端会严重伸出外侧（悬臂状态），而另一端则即将脱离其中一个导向滚轮。此时，两个滚轮对齿条的有效约束基距（Span）缩短到极限。
当有效约束基距极小时，这个径向分离力会在齿条上产生一个巨大的倾覆力矩（Overturning Moment）。
由于 0.5 模数的齿形非常微小（全齿高仅 1.125 mm 左右），微小的倾覆变形就会导致齿条发生偏转（Yaw/Pitch）。这使得齿轮的齿顶直接顶死在齿条的齿根处，或者发生严重的过切干涉，在端点位置瞬间锁死。

采用一个中心齿轮同时驱动上下两个平行齿条，在机构学上属于典型的过约束（Over-constraint）拓扑：
相位累积误差对齐： 上下两个齿条的制造齿距误差、安装平行度误差以及中心距误差是独立分布的。当机构运行到中间最内侧时，上下齿条与齿轮啮合的对齐部位是固定的。如果在这个特定位置，上齿条要求的齿轮转角与下齿条要求的齿轮转角因误差产生“相位差”，齿轮就会同时受到两个相反方向的锁定制动力。
侧隙（Backlash）被完全压零： 在中间位置，由于安装或加工形位公差的向心累积，极易导致某一侧的齿侧间隙被完全压缩至零。在没有软性补偿（如弹簧浮动结构）的情况下，刚性过约束必然导致机构“冷焊式”卡死。


黄铜（齿轮）- 6061铝合金（齿条）的组合在摩擦学上是灾难性的，铜铝电位差引发电偶腐蚀，软质铝合金齿面首先酥松、剥落。黄铜硬度远超铝材，高频啮合时，黄铜齿面直接对铝齿条进行微观切削，导致齿形迅速失真。
N20减速电机虽然功率小，但经高转速比减速后（52rpm），输出扭矩并不小。在微观高峰接触的瞬时高压下，铜和铝发生固溶互溶，较软的铝材被直接“撕扯”并转移粘附到黄铜齿面上，形成铝瘤。这使得原本 0.5 模数的精确啮合变成了不规则异物挤压。
剥落的铝屑在空气中瞬间氧化，生成的氧化铝颗粒硬度高达莫氏 9 级。这些颗粒充当了微观研磨砂，在两面夹击（双齿条）的封闭环境中无法排出，直接将齿轮箱变成了“研磨机”，最终在行程终端或过约束点因摩擦阻力激增而卡死。