# 三角履带轮机器人车3D图纸(SolidWorks设计)设计流程说明
## 一、设计目标与需求分析
三角履带轮机器人车设计需满足复杂地形通过性与结构轻量化要求，核心功能包括自主移动、载荷承载及环境适应能力。设计前期需明确关键参数：整车质量控制在50kg以内，最大越障高度不低于150mm，履带轮接地长度不小于600mm，驱动方式采用双电机独立控制。同时需考虑零部件的标准化程度与加工可行性，确保后期装配与维护便捷性。
## 二、总体方案设计
基于功能需求，整车结构分为履带行走系统、承载平台、动力传动模块三部分。三角履带轮采用前主动轮、后从动轮、中间托带轮的三点支撑结构，通过SolidWorks的草图绘制功能完成初步布局规划。主动轮直径设定为120mm，从动轮直径80mm，托带轮直径50mm，履带宽度100mm，通过参数化建模实现尺寸关联，便于后续方案迭代调整。承载平台采用方形框架结构，材料选用6061铝合金型材，通过角码连接件与履带轮支架连接，框架高度根据重心稳定性要求设定为200mm。
## 三、详细结构设计
（一）履带轮系统设计
主动轮采用辐板式结构，轮毂与轮缘通过6条加强筋连接，轮齿模数设计为2.5，齿形采用渐开线结构以减少履带啮合冲击。从动轮表面加工防滑花纹，轮轴与轮毂间通过深沟球轴承连接，轴承型号选用标准件6204，轴肩高度设计为15mm以满足轴向定位要求。托带轮表面开设环形槽，用于限制履带横向位移，槽深5mm，宽度与履带厚度间隙配合。
（二）承载框架设计
框架主体采用40×40mm铝合金方管焊接而成，拐角处添加三角形加强板，板厚3mm。框架顶部预留M5螺纹孔阵列，孔间距50mm×50mm，用于安装设备支架。电机安装座通过螺栓固定在框架前端，座体材料选用45号钢，表面进行发黑处理以提高耐磨性。
（三）传动系统设计
动力由直流减速电机提供，输出轴通过键连接与主动轮轴配合，键型号选用GB/T 1096平键A型20×12。电机与安装座之间加装减震垫片，材料为丁腈橡胶，厚度5mm，硬度60 Shore A。传动比通过减速箱设定为1:30，确保输出扭矩不小于50N·m。
## 四、材料选择与标准件应用
（一）材料选择
履带板采用聚氨酯弹性体浇筑成型，邵氏硬度85A，兼具耐磨性与缓冲性能；主动轮、从动轮选用45号钢，调质处理至硬度28-32HRC；承载框架与支架采用6061-T6铝合金，密度2.7g/cm³，屈服强度275MPa，满足轻量化与结构强度要求；电机安装座等受力部件选用Q235B钢板，厚度8mm，焊接性能良好。
（二）标准件应用
优先选用ISO标准件以降低采购成本，主要包括：M8×30内六角螺栓（GB/T 70.1）用于电机安装；M6×20十字槽沉头螺钉（GB/T 819.1）用于盖板固定；6204深沟球轴承（GB/T 276）用于轮轴支撑；304不锈钢弹性挡圈（GB/T 894.1）用于轴承轴向限位；M10六角螺母（GB/T 6170）配合螺栓使用，螺纹连接部位添加螺纹胶防松。
## 五、虚拟装配与干涉检查
在SolidWorks装配环境中，采用自底向上的装配方式，先完成履带轮子部件组装，再与承载框架进行配合。通过“高级配合”功能设定主动轮与电机轴的同轴心配合、履带板与轮齿的齿合关系，添加托带轮与履带的相切约束。利用“干涉检查”工具对运动部件进行动态分析，重点排查履带张紧状态下的轮系干涉，确保主动轮转动时与托带轮间隙不小于2mm。针对发现的干涉区域，通过修改轮缘圆角半径（R3mm）、调整托带轮安装位置等方式优化结构。
## 六、运动仿真与性能验证
使用SolidWorks Motion模块进行动力学仿真，设置电机转速为100r/min，地面摩擦系数0.8，模拟机器人车在水泥路面的直线行驶状态。通过仿真获取履带张力分布云图，最大张力出现在主动轮齿根处，数值为1200N，校核45号钢轮齿强度满足要求（安全系数1.8）。仿真越障过程中，履带接地长度变化范围为580-620mm，整车质心波动幅度小于5mm，验证了行驶稳定性。
## 七、工程图生成与技术要求标注
根据设计完成的3D模型，利用SolidWorks工程图模块生成零部件二维图纸。主动轮零件图包含主视图、左视图及齿形局部放大图，标注关键尺寸公差（如轮毂孔径Φ20H7）、形位公差（轮缘端面跳动0.05mm）及表面粗糙度（Ra1.6μm）。装配图采用爆炸视图展示零部件装配关系，明细栏注明标准件型号与数量。技术要求部分明确焊接件的焊缝高度（不小于5mm）、热处理工艺（45号钢调质处理）及装配后的履带张紧度要求（下垂量15-20mm）。
## 八、设计优化与迭代
通过仿真分析发现从动轮轴应力集中现象，将轴肩过渡圆角由R1mm增大至R3mm，应力值从280MPa降至190MPa。针对履带板磨损问题，在接触地面的花纹处添加碳化钨颗粒增强层，厚度2mm。根据加工成本评估，将部分焊接结构改为螺栓连接，如托带轮支架由焊接改为M6螺栓固定，降低了装配难度。最终设计方案通过20轮次迭代优化，实现结构质量减少8%，制造成本降低12%。
## 总结
三角履带轮机器人车的SolidWorks设计流程涵盖需求分析、方案设计、详细建模、虚拟验证等关键环节，通过材料选型与标准件应用平衡了性能与成本，借助仿真工具提前发现结构缺陷，确保设计方案的可行性。该流程强调参数化设计与模块化装配，为后续物理样机试制与功能测试奠定基础，同时标准化的图纸输出便于生产加工与质量管控。
