FRC赛事复合双联传动齿轮组结构

　　这套双联复合齿轮结构面向FRC青少年机器人竞赛的动力传输场景开发，核心解决竞赛机器人在紧凑机身空间内，同时完成平行轴动力换向、大扭矩减速、多路径动力分配的实际需求，在FRC赛事的攀爬机构、发射机构、驱动底盘、拾取输送机构中都有广泛适配空间。

　　从结构构型来看，该零件将直齿圆柱齿轮与锥齿轮集成在同一回转基体上，一端设计为内六角中空安装接口，可直接套接在标准六角输出轴上，无需额外加工键槽或加装紧定螺钉，赛事现场快速拆装、维护更换的效率大幅提升，适配竞赛备赛阶段频繁调试、赛场上快速抢修的作业节奏。直齿段采用标准渐开线齿形，齿顶做了小倒角处理，装配啮合时可自动导正，避免硬对位造成齿面磕碰；锥齿段采用等顶隙收缩齿设计，啮合接触区集中在齿面中部，承载时齿面应力分布均匀，在机器人瞬时冲击载荷下不易出现断齿、崩齿问题。

　　设计阶段首先围绕竞赛机器人的安装边界做约束：整体回转外径控制在常规FRC机器人框架的型材安装间距内，轴向长度压缩至单块标准铝型材安装位的厚度区间，不需要额外加宽机身侧板即可完成布置；内六角孔的对边尺寸匹配赛事通用的标准六角轴公差，间隙控制在滑配区间，既可以保证轴与零件同步回转不打滑，又能在手动推拉时快速调整轴向位置。齿轮基体在齿根下方做了环形减重槽，在不削弱齿根弯曲强度的前提下去除多余材料，降低回转部件的转动惯量，让伺服电机的启停响应速度更快，适配竞赛中频繁正反转、瞬时加减速的动作要求。

　　实际选型使用时，直齿段可与相邻平行轴的同模数直齿轮啮合，完成一级平行减速，将电机高转速低扭矩的输出转化为低转速大扭矩的动力；锥齿段可与垂直布置的配对锥齿轮啮合，将动力传递方向翻转90度，直接驱动竖向布置的爬升滚轮、发射拨盘或者抬升臂转轴，省去额外加装换向齿轮箱的空间与重量。两套该齿轮配对啮合使用时，可实现双路同步动力输出，保证两侧执行机构动作完全同步，避免机器人攀爬时两侧出力不均出现卡滞、侧偏问题。

　　建模过程中齿形参数完全按照啮合配对要求做关联约束，直齿的齿厚、齿距公差与配对齿轮预留了合理侧隙，高速回转时不会出现卡齿、热胀锁死的情况；锥齿的节锥角、齿宽参数按照相交轴传动的几何关系推导，装配时两轴的交点严格对齐锥齿轮节锥顶点，保证全齿宽均匀接触。零件的安装端面做了凸台定位结构，套接在轴上时可贴合轴承内圈或者侧板定位面，轴向窜动量控制在竞赛机构允许的范围内，不需要额外加装多个轴套限位。

　　针对赛事现场常见的过载工况，齿根位置做了圆角过渡处理，避免应力集中，即便是机器人碰撞、机构堵转的瞬时冲击，载荷也能均匀分散到整个轮体，不会在齿根位置出现断裂失效。中空内六角的设计同时兼顾了穿线需求，部分场景下气管、信号线可从齿轮中空位置穿过，简化机身内部的布线路径，避免运动过程中管线剐蹭齿轮。整个结构兼顾了承载能力、轻量化、快速装配三个核心需求，完全贴合FRC竞赛机器人非标准、快迭代、高冲击的使用特性。