移动机器人行走轮与传动轴结构设计

这套轮轴结构主要面向小型室内移动机器人的行走单元设计，适配巡检、物料转运、教育演示类小型移动底盘的使用需求，在AGV小车、服务机器人底盘、小型移动作业平台的行走系统中都能找到对应的应用场景。日常运行中，轮体直接接触地面，承担整机负载传递、行走动力输出、转向摩擦力提供的核心作用，轴件则负责连接轮体与底盘驱动端，将驱动电机输出的扭矩平稳传递至轮面，同时约束轮体的径向与轴向窜动，保证行走过程的稳定性。

从功能特性来看，轮体采用圆弧过渡的外轮廓设计，接触地面时形成窄幅接触带，既能够在平整环氧地坪、瓷砖地面上保持足够的抓附力，避免起步、制动阶段出现打滑空转，也能在跨越10mm以内的地面接缝、微小凸起时减少冲击，不会出现卡滞停顿。轮体中心预留与轴配合的安装孔位，孔壁做公差适配设计，与轴件采用过渡配合装配，既保证扭矩传递过程中无相对滑动，也方便后期维护时的拆装更换。轴件采用阶梯轴结构设计，不同轴段分别对应轮体安装位、轴承配合位、驱动轮连接位、轴向定位台阶，各轴段的直径差根据受力大小做差异化设计，承载扭矩较大的驱动段轴径做加粗处理，减少长期交变载荷下的疲劳变形风险，定位台阶的高度控制在1.5-2mm区间，既能够实现轴承内圈、轮体的轴向限位，也不会因为台阶过高增加不必要的材料消耗与加工难度。

设计过程中优先考虑了安装边界的适配性，轮体的外径控制在100mm以内，整体宽度不超过30mm，安装后突出底盘下平面的高度控制在40mm以内，能够适配绝大多数小型移动底盘的底部安装空间，不会与底盘上布置的传感器、电池、控制板等部件产生空间干涉。轴件的总长度根据常规底盘侧板的间距设计，两端伸出轴承位的长度预留了联轴器安装空间，可直接适配36mm、42mm规格的直流减速电机输出轴，不需要额外做转接件加工。轴上的键槽采用标准平键槽设计，键槽的深度、宽度均符合通用机械零部件的公差标准，可直接采购标准平键完成装配，不需要定制特殊连接件。

从实际使用的工况出发，设计时也考虑了日常运行的受力情况：轮体材料选用具备一定弹性的耐磨材质，行走过程中可以吸收微小的地面振动，减少振动传递至底盘上部影响传感器精度；轴件的受力点做了圆角过渡处理，避免应力集中导致的轴件断裂，在额定负载50kg的工况下，轮轴组件的连续运行寿命能够满足常规移动机器人的使用要求。装配流程上，先将轴承压入底盘侧板的安装孔内，再将轴件穿过轴承内圈，依次装入轮体、定位挡圈，最后连接驱动端联轴器，整个装配过程不需要特殊工装，普通装配人员借助基础钳工工具即可完成组装。日常维护时，只需要定期检查轴件定位挡圈的紧固情况、轮面的磨损程度，即可保证行走单元的正常运行，不需要复杂的保养流程。针对不同地面的使用需求，轮面的粗糙度也做了适配设计，在光滑地面行走时不会产生过大的滚动阻力，在略有起伏的普通地面也能保持足够的附着力，避免行走偏移。