产品结构设计·智能扫地机器人齿轮传动系统设计
关于齿轮传动的设计从机械设计手册的详细阐述以及网上各大资
料的介绍，相信大家并不陌生，虽然理论分析对于产品设计具有相当
重要地位，但是往往设计还得结合于实际工况，所以本文将结合往期
扫地机器人产品齿轮传动设计，此处针对智能扫地机器人左右轮/中扫
滚刷/边扫传动系统，涵盖：①齿轮参数的选取：m/α/Z/ha*/c*/b；
②齿轮的设计中心距；③齿轮传动系统的设计参数；④齿轮传动系统
材料选用；⑤齿轮的结构设计；⑥塑胶齿轮的注塑制造；⑦齿轮的常
见问题及改善方案等方面做一些分享，以供大家交流学习。
齿轮参数的选取：m/α/Z/ha*/c*/b
m：模数
（1）常取0.4/0.5/0.6/0.8;
（2）请注意0.7属于第二系列，一般不取；
（3）由于减速齿轮传动系统的本质是在功率不变地情况下(忽略
齿轮啮合和轴承转动等能量损失)，将输入端的转速成传动比倍数地比
例降低，同时将输入端力矩成传动比倍数地比例放大。而传动力矩大
的工况下选用较大的模数，所以一般情况下，处在传动链最前端的取
较小的模数，反之则取较大地模数；
（4）左右轮传动第一级模数一般取0.5，第二级和第三级一般取
0.6，第四级一般取0.8
（5）由于空间限制，当模数＜0.4时，需要考虑采用金属齿轮传
动
α：压力角
按照GB要求，取α=20°
Z：齿数
（1）智能扫地机器人行业，不用考虑根切问题。塑胶齿轮和粉末
冶金齿轮不存在根切，而范成运动加工的金属齿轮即使有根切，强度
也远远满足使用要求；
（2）为增大重合度保证传动平稳，一般最小齿数取Zmin=9；
（3）为保证一对啮合的齿轮的任何一个齿都能与另一个齿轮的任
何一个齿啮合，从而确保两个齿轮每个齿啮合磨损平均，一对啮合的
齿轮的齿数必须互质，即互为质数，如9个齿与21个齿啮合或12个
齿与28个齿啮合就是存在设计缺陷的。这一点绝大多数工程师均没有
意识到，但大家没按标准要求设计的齿轮，在实际使用过程中却并未
发生与此设计缺陷相关的重大问题，这点是值得大家深思的。
ha*：齿顶高系数
按照GB要求，ha*=1
c*：顶隙系数
按照GB要求，c*=0.25
b：齿轮厚度
（1）智能扫地机器人上，一对啮合的齿轮，小的齿轮厚度一般取
4mm，大的齿轮厚度一般取3mm
（2）左右轮最后一级齿轮厚度一般取3.5-5mm，小于3mm的
开出模具后几乎都会由于传动强度不够需要再加厚
齿轮的设计中心距(即实际安装中心距，与理论中心距不同)
（1）a=m(Z1+Z2)/2+[0.2m]，若0.2m≤0.10mm，则按
0.10mm取值
（2）中心距的公差取±0.03，上文有提到，±0.03既能满足注塑
生产精度要求，又满足安装传动要求，同时解决了噪音/电流/异音等
问题
（3）齿轮箱上下盖定位柱尺寸公差也取±0.03，不能依靠上下止
口定位
（4）在开模时，齿轮箱上下盖每个嵌啤或者压嵌的转轴处都要拆
成镶件，便于由于模具加工精度影响后期生产出来的零件无法达到
±0.03的公差要求，一般情况下都要调整2-3次镶件后才能满足公差
要求，所以一定要拆镶件
（5）有些工程师在模具生产出来后发现两齿轮齿侧间隙(或齿顶
间隙)大或小，会通过齿轮变位去做补偿，可以确定地是这种做法是不
可取的。因为齿轮在模具加工时常采用高精度镜面火花机或高精度慢
走丝线切割加工，虽然加工精度很高，但在二次变位调整时会出现二
次装卡和二次加工累计误差，且出现的误差是无法通过测量仪器检测
出来的，所以这种做法存在很高的风险和很大的误差，且变位齿轮最
初的出发点也不是为了解决这个问题而提出的，作为一个严谨的工程
技术人员，坚决不提倡使用该方法。
（6）为了提高齿轮轴安装的精度和重轴度，要在齿轮箱上下盖上
设计定位柱进行定位安装且定位柱公差取±0.03mm。