二十二齿内凹痕硅树脂小型履带结构

　　这类带内凹啮合齿的硅树脂履带，目前在小型移动作业装备领域的应用覆盖度正在持续提升，不同于工程重型设备使用的金属铰接履带，硅树脂材质的柔性履带不需要额外的铰接销轴结构，整体为一体成型的闭环结构，自重更轻，运行过程中没有金属铰接件的碰撞异响，也不会出现铰接位置进沙卡滞的问题，很适合在室内洁净场景、小型教学机器人、桌面巡检设备、微型探测载具上使用。从实际使用场景来看，这类履带的适配场景大多是负载在5kg以内的小型移动平台，比如实验室的管线巡检机器人，需要在铺设环氧地坪的室内走廊移动，履带接触地面的外表面做了平整处理，不会刮伤地面涂层，同时硅树脂材质本身的静摩擦系数足够，在瓷砖、PVC地板、轻微起灰的水泥地面上都能保持足够的抓地力，

　　不会出现轮式结构容易遇到的打滑空转问题。在设计这类履带结构的时候，首先要匹配的是配套驱动轮的齿形参数，这款履带内侧均匀分布22个啮合凸齿，相邻齿的节距需要和驱动轮的齿槽节距完全对应，避免啮合过程中出现跳齿、啃齿的问题，内凹的齿根结构是为了在啮合时给驱动轮齿留出足够的避让空间，同时履带在绕过驱动轮、导向轮做弯曲运动时，齿根位置的内凹结构可以分散弯曲应力，避免硅树脂材料在反复弯折过程中出现应力开裂，延长履带的循环使用寿命。从安装边界来看，这类闭环履带的周长是固定值，设计移动平台的轮系布局时，驱动轮和从动导向轮的中心距需要预留一定的张紧调节量，通常调节行程设置在履带周长的2%-3%即可，张紧力不能调得过大，

　　否则会大幅增加履带内部的拉伸应力，加快齿面的磨损速度，张紧力过小则容易在启动、急停阶段出现履带脱轮的问题。履带的截面厚度需要结合驱动轮的直径来匹配，这款履带的厚度适配的是小直径驱动轮，弯曲半径小，在轮系上循环转动时的弯折阻力更低，不会因为履带刚度过大导致驱动电机负载过高。不同于外置啮合齿的履带结构，这款履带的啮合结构全部设置在内侧，外侧接触面平整，在经过地面的细小线缆、薄型障碍物时，不会出现齿面勾挂障碍物导致设备卡滞的问题，在桌面级小型搬运机器人上使用时，平整的外表面也不会刮碰到运输的轻质物料表面。硅树脂材质本身的耐候性表现较好，在-10℃到60℃的环境温度区间内都能保持稳定的弹性，不会像普通橡胶材质在低温环境下出现硬化脆裂的问题，

　　也能耐受日常场景中常见的弱酸弱碱腐蚀，在普通的室内仓储、教学实验场景下不需要做额外的防护处理。在结构建模过程中，需要重点关注齿形的过渡圆角处理，所有齿根、齿顶的位置都要设置R0.3以上的圆角，避免直角位置在反复弯折过程中出现应力集中，履带的闭环接头位置如果是采用粘接工艺成型，建模时需要将接头位置设置在两个啮合齿之间的平整段，避开齿形受力区域，防止接头位置在拉力作用下开裂。这类履带的宽度尺寸通常根据移动平台的负载来选择，宽度越宽，接地比压越小，在软质地面上的下陷量越小，行走阻力也会相应降低，但过宽的履带会增加转向时的摩擦阻力，需要匹配更大扭矩的驱动电机，因此在选型设计时需要平衡负载能力和转向阻力的关系。实际装配过程中，安装履带不需要额外的紧固件，只需要将轮系的中心距调到最小值，把履带套入驱动轮和导向轮之后，再调整张紧结构到合适的张紧度即可，后期维护也非常方便，履带出现磨损之后可以直接更换，不需要拆解整个轮系结构，大幅降低了小型移动设备的后期维护成本。在做运动仿真验证的时候，需要重点模拟履带在最大张紧力状态下的弯曲应力分布，确认齿根位置的最大应力值低于硅树脂材料的疲劳极限，同时要验证履带在绕过驱动轮时，啮合齿和轮齿的接触位置是否存在干涉，避免实际运行时出现齿面异常磨损的问题。