CD改制轮轴轮毂结构设计方案

　　在小型移动载具、教学实验装置以及低成本原型机构的开发场景中，行走轮部件的快速制作一直是结构工程师需要兼顾成本与可靠性的环节，这款利用废旧CD改制的轮轴轮毂结构，正是针对小载荷、低转速的行走需求设计的简易轮组方案。从实际应用场景来看，这类轮组可适配桌面级小型移动机器人、学生课程设计的简易小车、轻量化物料转运托盘的辅助支撑轮等场景，尤其适合非量产的原型验证阶段使用，不需要开模制作专用轮坯，仅需日常易得的CD光盘、标准木销钉以及少量胶带即可完成组装，大幅降低原型制作的物料成本与加工周期。

　　从功能特性来看，该结构核心是将标准CD光盘作为轮体主体，CD本身的平面度较好，圆形轮廓的同轴度在民用塑料制品中属于精度较高的品类，作为轮面使用时滚动阻力均匀，不会出现普通自制轮常见的偏心跳动问题。轮毂部分采用集线器卡入CD中心孔的设计，利用现有集线器的外形尺寸与CD中心安装孔的过盈配合实现初步定位，不需要额外加工轮毂的定位台阶，仅需少量胶带在贴合处做周向固定，即可避免轮体与轮毂之间出现相对转动。轮轴连接部分设计适配1/8英寸规格的标准木销钉，木销钉作为轴件使用时，自身的木质材质具备一定的自润滑性，与塑料轮毂孔配合时转动阻力小，同时木销钉的采购成本极低，可根据实际安装距离随意裁切长度，适配不同宽度的车架安装间距。

　　设计思路上，该结构完全遵循就地取材、减少加工的原则，没有设计需要机加工或者3D打印的定制零件，所有组成部件均为市面易得的标准件或者废弃物料。CD的中心孔尺寸为标准15mm，刚好匹配常见USB集线器的端部外径，不需要对CD孔或者集线器做任何切削加工，直接卡入即可实现径向定位，胶带的作用仅为防止轴向窜动，不需要承受大的扭矩载荷，因为小载荷场景下轮体转动的扭矩本身较小，过盈配合产生的摩擦力已经足够传递动力。轮轴与轮毂的配合采用间隙配合设计，木销钉穿入轮毂中心孔后可自由转动，不需要额外加装轴承，对于转速低于每分钟60转、载荷低于500g的应用场景，这种无轴承的配合结构完全可以满足使用需求，同时省去了轴承选型、安装位加工的步骤。

　　从安装边界与尺寸适配来看，单张标准CD的直径为120mm，厚度为1.2mm，作为轮体使用时的滚动半径为60mm，可跨越高度不超过10mm的地面凸起障碍，适配平整的室内桌面、地坪等使用场景。轮毂部分卡入CD后，单侧突出CD平面的长度约为8mm，两侧轮毂总宽度不超过30mm，对应的车架安装立板间距需要预留32-35mm的安装空间，避免轮体转动时与车架立板产生摩擦。轮轴采用的1/8英寸木销钉直径约为3.175mm，对应的车架安装孔直径可设计为3.2-3.3mm，采用间隙配合穿装即可，轮轴两端可采用卡簧或者点胶的方式做轴向固定，防止轮组从车架上脱落。如果需要提升轮体的抓地力，还可以在CD的外圆周粘贴一圈橡胶胶带，增加与接触面的摩擦力，避免光滑CD面在硬质地面上出现打滑问题。

　　在实际组装过程中需要注意，集线器卡入CD中心孔时要保证两侧的突出长度一致，避免轮体出现偏摆，胶带缠绕时要沿着轮毂与CD的贴合缝做周向均匀缠绕，不要出现局部凸起影响轮体的动平衡。如果用于需要传递动力的场景，可在轮毂外侧的木销钉上加装小型摩擦轮或者同步带轮，通过电机带动轮轴转动实现行走功能，此时需要注意木销钉与带轮之间的周向固定，可在木销钉与带轮孔之间插入小段牙签消除配合间隙，避免转动时出现打滑空转。