差速转向用环形齿圈传动结构设计

　　在移动机器人的差速转向传动链路里，这类环形齿圈传动结构是承担动力分流、转速耦合的核心部件，区别于常规行星减速的内齿圈设计，该结构采用内外双齿形配合滚珠滚动体的集成布局，主要适配紧凑型轮式机器人、小型移动作业平台的转向驱动需求，能够在有限的径向安装空间内，同时实现动力传递与差速转向的转速差调节，避免传统差速器多齿轮啮合带来的轴向尺寸冗余问题。从实际应用场景来看，这类结构常被用于巡检机器人、小型竞赛机器人、窄空间作业AGV的驱动模块中，这类设备往往对底盘安装空间有严格限制，既需要传动结构提供足够的扭矩承载能力，又要尽可能压缩传动组件的径向与轴向尺寸，同时还要保证转向过程中两侧驱动轮的转速差能够平滑过渡，避免轮面打滑带来的定位误差。

　　该结构的功能特性上，外侧采用直齿齿形设计，可与外部驱动齿轮直接啮合输入动力，内侧齿形配合周向均匀排布的滚动体，既能够作为内啮合传动的啮合副，又能通过滚动体的滚动摩擦替代传统齿面滑动摩擦，降低传动过程中的能量损耗，同时滚动体的均匀排布可以让齿圈周向受力更加均匀，减少局部应力集中带来的齿面磨损，提升长期运行的结构可靠性。设计思路上，该结构摒弃了传统差速器分体式齿圈、差速齿轮、行星架的多层装配结构，将内啮合齿圈、滚动承载面、外啮合传动齿集成在同一个环形基体上，减少了装配环节的配合公差累积，齿圈的齿形参数经过匹配优化，外侧齿的模数选取兼顾了传动扭矩与齿根强度，内侧齿的齿形做了修形处理，能够适配滚动体的滚动轨迹，避免滚动体在传动过程中出现卡滞、滑移的问题。

　　外形尺寸与安装边界方面，该环形结构的径向截面宽度控制在较小范围内，轴向厚度与常规同扭矩等级的内齿圈相当，安装时可直接通过环形基体的端面定位孔固定在底盘安装座上，不需要额外设计行星架的避让空间，外侧齿的分度圆直径根据输入齿轮的中心距做了匹配设计，能够直接适配常规规格的驱动电机输出齿轮，内侧滚动体的排布直径经过计算，保证在最大传递扭矩工况下，单个滚动体的接触应力处于材料许用应力范围内，同时预留了足够的润滑脂存储间隙，可在免维护的工况下实现长时间稳定运行。

　　在结构细节处理上，齿圈的两端面做了平面度公差控制，保证安装后与轴承端面的贴合度，避免运行过程中出现端面跳动带来的传动异响，齿根位置做了圆角过渡处理，减少淬火过程中的应力开裂风险，滚动体的滚道表面做了硬化处理，表面硬度达到承载要求，能够承受反复滚动接触带来的疲劳磨损。实际选型适配时，该结构可根据底盘的负载能力调整齿宽与滚动体数量，在轻载竞赛机器人场景下可适当缩减齿宽降低整体重量，在重载巡检AGV场景下可增加齿宽与滚动体数量提升承载能力，安装时需要注意输入齿轮与外齿圈的啮合侧隙控制，侧隙过大会带来传动回差，影响机器人的定位精度，侧隙过小则会加剧齿面磨损，降低传动效率。