AGV差速行走水平驱动轮结构设计

这套水平驱动轮结构，核心服务于自动导引运输车的行走执行端，是目前仓储物流AGV、产线转运小车、车间自动周转设备里应用占比最高的驱动形式之一，区别于传统的立式舵轮布局，这套水平布置的驱动结构把驱动电机、减速传动组、行走轮体整合在同一水平安装基准面上，能大幅压缩驱动单元的竖向安装空间，适配很多对车体高度有严格限制的低矮型AGV设备，比如潜入式顶升AGV、超薄型料箱转运车这类设备，竖向安装空间往往被限制在150mm以内，传统立式舵轮的电机竖向布置会占用大量高度空间，根本无法满足安装要求，这套水平驱动的布局刚好能解决这个痛点。

从结构组成来看，整套单元包含行走轮体、两级齿轮减速组、驱动安装法兰、承载支架、防护护架几个核心部分，行走轮面采用聚氨酯材质包胶，轮芯为金属结构，聚氨酯轮面的邵氏硬度控制在85-90A区间，既能保证足够的承载能力，又能在环氧地坪、水泥地坪行走时提供足够的抓地力，同时不会对地面造成压痕损伤，适配工业场景内绝大多数常见的行走路面。轮体上方集成的大直径齿圈是转向承载的核心接口，这个齿圈同时承担转向传动和上部承载的作用，上部车体的载荷通过这个齿圈直接传递到轮组支架上，避免传动齿轮承受额外的径向载荷，能大幅提升传动部件的使用寿命。

传动结构采用两级直齿圆柱齿轮减速，第一级齿轮直接和驱动电机输出轴配合，第二级大齿轮和行走轮同轴固定，齿轮模数根据承载扭矩匹配，常规100kg-500kg承载级别的轮组采用1.5模齿轮就能满足强度要求，齿轮材质选用40Cr调质处理，齿面高频淬火硬度达到HRC45-50，能承受频繁正反转带来的冲击载荷，适配AGV频繁启停、换向的工作特性。驱动电机采用水平卧式安装，通过法兰直接固定在轮组的侧支架上，安装止口和定位销孔保证电机轴和第一级齿轮的同轴度，避免装配偏差带来的齿轮偏磨、噪音过大问题。

安装边界上，这套驱动轮的上部安装法兰采用标准止口配合+螺栓锁紧的结构，法兰上的安装孔位按照圆周均布设计，和AGV车体底部的安装座配合时，只需要保证止口同轴，就能完成转向轴线的对中，不需要额外调整位置，能大幅降低现场装配的调试难度。轮组外侧的金属护架是防护结构，主要作用是避免行走过程中地面的杂物、线缆卷入齿轮和轮体的间隙里，同时在轮组发生侧向碰撞时，能吸收部分冲击能量，保护内部的传动部件和电机不受损伤。

实际选型应用时，需要重点关注几个参数边界：首先是轮体的直径和宽度，直接决定了驱动单元的越障能力，常规125mm直径的轮体能轻松越过5mm以内的地面缝隙、台阶差，适配大部分工业车间的地坪条件；其次是齿轮组的减速比，要和驱动电机的额定转速匹配，保证轮体的空载行走速度在1m/s-1.5m/s的常规AGV作业速度区间，减速比过大会导致行走速度过慢，影响转运效率，减速比过小则会导致输出扭矩不足，满载爬坡、起步时容易出现电机堵转的问题。另外，轮组的转向齿圈需要和上部的转向电机齿轮配合，齿圈的模数、压力角必须和转向驱动齿轮完全匹配，否则会出现转向卡滞、打齿的问题。

设计这套结构的时候，需要重点考虑载荷的传递路径，上部车体的载荷要从安装法兰直接传递到轮组的两侧支架，再通过轮轴传递到行走轮上，整个传力路径要避开传动齿轮，不能让齿轮承受车体的重量，否则齿轮会在短时间内出现断齿、过度磨损的问题。同时要预留电机编码器、线缆的走线空间，避免轮组转向的时候线缆被拉扯、磨损，轮组的转动角度范围通常设置为±180度，配合机械限位结构，避免转向过度导致线缆缠绕。另外，轮体和支架之间要预留足够的排屑间隙，避免地面的灰尘、铁屑堆积在轮面和支架之间，导致轮体卡滞、磨损加剧。

在日常的设备维护场景里，这套结构的拆解也很方便，只需要拆下侧支架的固定螺栓，就能取出轮体和齿轮组，不需要整体拆卸整个驱动单元，能大幅降低后期维护的时间成本，聚氨酯轮面磨损到极限后，可以单独更换轮体，不需要更换整个支架和传动部件，能有效降低设备的全生命周期使用成本。