液體齒輪:全新傳動系統挑戰傳統設計
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AI 摘要
- 自古以來,從古代水車到鐘錶,再到現代汽車和工業設備,動力傳遞大多依賴實體齒輪的咬合。
- 然而,美國紐約大學的研究團隊提出了一種全新的「無齒」傳動系統,即以液體代替傳統齒輪進行動力傳遞。
自古以來,從古代水車到鐘錶,再到現代汽車和工業設備,動力傳遞大多依賴實體齒輪的咬合。在人類機械史上,齒輪幾乎是最基本也是最長壽的結構之一。然而,美國紐約大學的研究團隊提出了一種全新的「無齒」傳動系統,即以液體代替傳統齒輪進行動力傳遞。
研究人員將兩個圓柱體置入高黏度的液體中,例如水與甘油的混合液。當其中一個圓柱開始旋轉時,在液體中會產生穩定的流動結構,進而帶動另一個圓柱轉動。整個過程中,兩個圓柱並未直接接觸,而是通過液體的流動來間接傳遞動力。圓柱之間的距離對其轉動方式有著重要影響。當兩者距離較近時,液體中的渦流會使第二個圓柱以相反方向旋轉,效果類似傳統齒輪;而若距離拉遠,則會導致流動型態改變,兩個圓柱朝同一方向轉動,類似於皮帶傳動系統。
相比於傳統的實體齒輪,液體齒輪的最大不同在於「沒有接觸」。由於無須直接咬合,因此理論上不會產生磨損,也不容易因灰塵或異物卡死。此外,透過調整液體的黏度、流速或幾何配置,傳動特性也能隨之改變,提供更高的設計彈性。
儘管液體齒輪技術目前仍停留在實驗室階段,距離實際應用尚有一段距離,但它仍然在某些特定領域具有潛力。例如,在微型機械、柔性機器人以及需要避免機械磨損的特殊環境中,液體齒輪可能會成為一種新的選項。





