锥齿行星齿轮差动减速器及应用该差动减速器的装置的制作方法

1.本发明涉及传动装置技术领域，具体涉及一种锥齿行星齿轮差动减速器及应用该差动减速器的装置。


背景技术：

2.在各种传动装置中，都需要把电动机等原动机高转速降为低速大扭矩输出，以操作各种机构，如工业机器人的驱动部件、阀门开闭的转动、轮船舵的转动等。但是一般的齿轮减速器，由于结构限制，单级减速比不能太大，因而为满足需要必须使用多级减速，从而使减速器体积十分庞大，重量极大。即便是使用蜗轮蜗杆减速，单级减速比也不能很大，传动效率不高。现有技术中使用一种谐波齿轮减速装置作为一些中小功率的高减速比减速器，用于仪器仪表控制、航空舵机及各种机器人等精度要求高需要实现精准控制的场合，它使用差动的方式减速，利用刚性齿圈和柔性齿圈间的齿差减速，可以做到单级大减速比。但由于要使用柔性齿圈，在工作时，柔性齿圈不断变形，因而对柔性齿圈的技术要求高，而且受柔性齿圈齿强度的限制，输出扭矩不能过高，应用受到限制。
3.为此，现有技术如中国专利文献cn1032555c公开了一种大速比差动减速器，其包括输入齿轮、行星齿轮、太阳齿轮、输出齿轮等，行星齿轮由上下两齿轮面构成，太阳齿轮与输出齿轮同轴并齿数相差一齿，太阳齿轮与减速器壳体固定，输入齿轮带动行星齿轮公转，每转一周使太阳齿轮与输出齿轮差动一齿，从而得到很大的减速比。然而，由于输出齿轮和太阳齿轮存在齿数差，在标准模数下两者的分度圆半径并不相等，为保持两者与行星齿轮有相同的中心距，该现有技术通过使用变位齿轮技术，让输出齿轮、太阳齿轮、行星齿轮的上下齿面和齿圈内齿面都变位，或者用非标准模数的方法调整中心距，以保持运动的平稳性。但是，经验证，通过变位齿轮技术并不能让输出齿轮和太阳齿轮两者与行星齿轮的上下齿轮面具有相同的中心距，在标准模数下，当两个齿轮的齿数不相等时，分度圆的半径肯定不相等，无论采用何种变位齿轮技术都不能让行星齿轮的分度圆分别与两个不相等的齿轮的分度圆相切。而当采用非标准模数的方法调整中心距时势必需要对标准齿轮的齿廓进行变形加工，业内也称之为非标准齿轮，采用非标准齿轮时分度圆不相切，两齿轮为非标准啮合，采用非标准齿轮技术可以实现同一行星齿轮与有齿数差的输出齿轮和太阳齿轮同时啮合，但是由于该种啮合为非标准啮合，对齿轮的磨损极为严重，导致减速器使用寿命大大降低。类似的，在中国专利文献cn112797145a中，也采用了与上述现有技术类似的非标准齿轮技术，该专利文献说明书部分详细介绍了旋转环形齿轮（相当于cn1032555c中的输出齿轮）的非标准模数、压力角和变位系数的计算过程，同样的，该现有技术也存在实际使用中齿轮磨损严重的问题。
4.为了让具有齿数差的输出齿轮和太阳齿轮分别与行星齿轮能够进行标准啮合，申请人在中国专利文献cn105805244b中通过将上下两个行星齿轮非共轴且在上下两行星齿轮的连接轴上增加曲拐或者联轴器的方式以调节输出齿轮、太阳齿轮与行星齿轮的中心距，以确保输出齿轮、太阳齿轮与行星齿轮具有标准啮合。但是由于减速器高速旋转，引入
曲拐或者联轴器势必会带来减速器传动效率的降低。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中锥齿行星齿轮差动减速器采用非标准齿轮技术所带来的齿轮磨损严重问题以及通过增加曲拐或联轴器的方式调节中心距所带来的减速器传动效率降低的问题，从而提供一种锥齿行星齿轮差动减速器及应用该锥齿行星齿轮差动减速器的装置。
6.为此，本发明实施例第一方面提供一种锥齿行星齿轮差动减速器，包括：外壳；驱动件，可旋转地安装在所述外壳内，所述驱动件连接至输入轴且中心轴与所述输入轴同轴设置，所述驱动件用于传递所述输入轴的输入扭矩；至少一组两位一体行星齿轮，安装于所述外壳内且以相对于所述驱动件偏心的状态由所述驱动件可旋转地支撑，所述两位一体行星齿轮包括上下共轴的第一行星齿轮和第二行星齿轮，所述两位一体行星齿轮能够绕其自身的齿轮轴自转，也能够在所述驱动件传递的所述输入扭矩作用下绕所述驱动件的中心轴公转；固定齿圈，固定设置在所述外壳的内壁上，在与所述驱动件同轴布置的状态下与所述第一行星齿轮相啮合；旋转齿圈，连接至输出端，在与所述固定齿圈同轴布置的状态下与所述第二行星齿轮相啮合，所述旋转齿圈与所述固定齿圈具有齿数差n，n为1、2或3；所述第二行星齿轮、第一行星齿轮、固定齿圈以及旋转齿圈均为标准锥齿轮，所述第一行星齿轮和第二行星齿轮共同的齿轮轴与所述驱动件的中心轴成夹角α设置，所述夹角α大于0度、小于90度。
7.可选地，所述驱动件为驱动行星架，所述驱动行星架与所述输入轴直接连接，所述至少一组两位一体行星齿轮以偏心的状态可自转地安装在所述驱动行星架上，所述驱动行星架传递所述输入轴的输入扭矩直接带动所述至少一组两位一体行星齿轮绕所述驱动行星架的中心轴公转。
8.可选地，所述驱动件包括：行星架，可相对所述输入轴独立旋转且中心轴与与所述输入轴同轴；驱动太阳轮，直接连接至输入轴且其齿轮轴与所述输入轴同轴设置，所述驱动太阳轮通过与所述第二行星齿轮或所述第一行星齿轮啮合以传递所述输入扭矩带动所述至少一组两位一体行星齿轮绕所述行星架的中心轴公转，所述驱动太阳轮为与所述第二行星齿轮或所述第一行星齿轮相适配的锥齿轮。
9.可选地，所述固定齿圈位于靠近所述输入轴的一侧，所述旋转齿圈位于靠近所述输出端的一侧；当所述固定齿圈的齿数大于所述旋转齿圈的齿数时，所述固定齿圈和所述旋转齿圈的大端面向所述输入轴，所述固定齿圈和所述旋转齿圈的小端面向所述输出端，所述夹角α的开口朝向所述输入轴；当所述固定齿圈的齿数小于所述旋转齿圈的齿数时，所述固定齿圈和所述旋转齿圈的大端面向所述输出端，所述固定齿圈和所述旋转齿圈的小端面向所述输入轴，所述夹角α的开口朝向所述输出端。
10.可选地，所述减速比通过如下等式1得到：
；其中，为第一行星齿轮的齿数，为固定齿圈的齿数，为第二行星齿轮的齿数，为旋转齿圈的齿数。
11.可选地，所述减速比通过如下等式2得到：；其中，为第一行星齿轮的齿数，为固定齿圈的齿数，为第二行星齿轮的齿数，为旋转齿圈的齿数，为驱动太阳轮的齿数。
12.可选地，所述夹角α通过如下等式3得到：；其中，为第一行星齿轮分度圆半径，为第二行星齿轮分度圆半径，为固定齿圈分度圆半径，为旋转齿圈的分度圆半径，为固定齿圈分度圆与旋转齿圈分度圆在轴向上的间距。
13.可选地，所述两位一体行星齿轮的齿轮轴与所述固定齿圈分度圆直径交点到所述固定齿圈的齿轮轴的距离通过如下等式4得到：；所述固定齿圈分度圆为底的圆锥的高通过如下等式5得到：；所述固定齿圈的节锥角通过如下等式6得到：；所述旋转齿圈的节锥角通过如下等式7得到：；所述第一行星齿轮节锥角通过如下等式8得到：
；所述第二行星齿轮的节锥角通过如下等式9得到：；其中，为第一行星齿轮分度圆半径，为固定齿圈分度圆半径，为第二行星齿轮分度圆半径，为旋转齿圈的分度圆半径，为固定齿圈分度圆与旋转齿圈分度圆在轴向上的间距。
14.可选地，所述两位一体行星齿轮设置为两组，在所述驱动件的圆周方向上对称布置。
15.第二方面，本发明实施例提供一种应用上述差动减速器的装置，该装置为机器人或机器人驱动部件。
16.本发明实施例技术方案，具有如下优点：1、采用锥齿打破了行星差动减速中两个行星齿轮不同轴的传动问题，大大提高了精度和传动效率，而且由于锥齿自带斜度，无需对齿轮端部进行导角加工，降低了装配难度；2、由于锥齿呈一定斜度，通过调节齿轮齿数和模数可以覆盖很大范围的减速比，几乎可以得到任意需求的减速比；3、由于锥齿啮合，减速器的啮合面与装配方向呈一定角度，所以很方便就可以实现紧配合，解决了柱齿紧配需要热压或冷压的问题；4、其他减速器齿轮为柱状，难以开模，而锥形齿便于开模和脱模，有利于大幅降低齿轮的加工成本。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明的实施例1提供的锥齿行星齿轮差动减速器的结构示意图；图2为图1的局部图；图3为本发明的实施例2提供的锥齿行星齿轮差动减速器的立体结构图；图4为图2的纵剖图；图5为图2所示锥齿行星齿轮差动减速器的内部结构图；图6为本发明的实施例3提供的锥齿行星齿轮差动减速器的结构示意图；图7为本发明的实施例4提供的锥齿行星齿轮差动减速器的结构示意图。
19.附图标记说明：1-输入轴，21-驱动行星架，211-上行星支架，212-下行星支架，22-两位一体行星齿轮，221-第一行星齿轮，222-第二行星齿轮，223-行星齿轮轴承，23-行星架，24-驱动太阳轮；31-外壳，32-固定齿圈，33-输入端轮轴承，34-端盖轴承；41-输出端盖，42-旋转齿圈，43-输出端。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明实施例的描述中，除非有特别声明，否则术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
23.以下对本发明实施例的锥齿行星齿轮差动减速器进行详细介绍。
24.首先，对与本发明实施例提供的锥齿行星齿轮差动减速器的相关技术进行介绍：目前相关技术提供的减速器主要有三种：一、行星减速器：便于加工，但不便于装配，负载较大，但精度会相应比较差。原因是：通常行星减速器采用的是柱状齿轮，而由于加工工艺问题造成齿轮的转配面之间没有导角的，一些精细的加工工艺也只是在齿尖部分加工一些导角，或者将齿轮端面做成锥面，
以提高导入的效果，因此通常行星减速器的相对背隙会比较大，不适用于精度配合要求特别高或者紧密配合要求高的齿轮装配；此外，一级行星减速器的减速比有限，要实现1：100的减速比通常需要三级及以上的行星减速，这也造成了配合间隙很难做小；但由于行星减速器的行星齿轮是标准齿轮齿形，所以承载能力较强。
25.二、谐波减速器：精度高，但材料要求高，难于加工，而且负载相对比较小。原因是：谐波减速从减速原理上有别于传统齿轮配合的减速方法。它属于差动减速的一种减速方法，即利用齿轮和齿圈齿数差的方法实现减速。通常这种减速方法的减速比会比较大，由于一级就可以实现比较高的减速比，所以配合精度也可以大大提高。但谐波是利用柔性内轮和刚性外齿圈配合的方式实现的减速，所以柔轮要抵消变形带来的对齿轮的破坏和能量的损耗，所以对材料的要求比较高，而且由于柔轮在啮合过程中一直处在一个圆弧半径不断变化的圆弧上，所以形成的齿形也比较特殊，不是标准齿形，导致负载能力有一定下降，而且对加工工艺的要求很高。
26.三、rv减速器：负载很大，便于加工，但精度相应比较差。原因是：rv减速器从减速原理上是一级行星减速和一层摆线齿轮减速构成的减速器。而摆线齿轮减速原理和谐波减速方法上有些近似，有别于传统齿轮配合的减速方法，它也属于差动减速的一种减速方法，即利用齿轮和齿圈齿数差的方法实现减速。通常这种减速方法的减速比都会比较大，但由于摆线齿啮合通过偏心轮实现，外部输出是大孔对圆柱的方式输出，由于关联配合尺寸太多，而带来加工工艺的难度，问题摆线齿也都设计的比较大，所以负载能力比较强，但由于关联配合尺寸太多，一般背隙也不会太高，多用于大负载的工业环境。
27.中国专利文献cn1032555c公开了一种大速比锥齿行星齿轮差动减速器，其采用的减速原理与谐波减速器、rv减速器的减速原理近似，也属于差动减速的减速方法。该大速比锥齿行星齿轮差动减速器包括输入齿轮、行星齿轮、太阳齿轮、输出齿轮等，行星齿轮由上下两齿轮面构成，太阳齿轮与输出齿轮同轴并齿数相差一齿，太阳齿轮与减速器壳体固定，输入齿轮带动行星齿轮公转，每转一周使太阳齿轮与输出齿轮差动一齿，从而得到很大的减速比。然而，由于输出齿轮和太阳齿轮存在齿数差，在标准模数下两者的分度圆半径并不相等，为保持两者与行星齿轮有相同的中心距，该技术通过使用变位齿轮技术，让输出齿轮、太阳齿轮、行星齿轮的上下齿面和齿圈内齿面都变位，或者用非标准模数的方法调整中心距，以保持运动的平稳性。但是，经验证，通过变位齿轮技术并不能让输出齿轮和太阳齿轮两者与行星齿轮的上下齿轮面具有相同的中心距，在标准模数下，当两个齿轮的齿数不相等时，分度圆的半径肯定不相等，无论采用何种变位齿轮技术都不能让行星齿轮的分度圆分别与两个不相等的齿轮的分度圆相切。而当采用非标准模数的方法调整中心距时势必需要对标准齿轮的齿廓进行变形加工，业内也称之为非标准齿轮，采用非标准齿轮时分度圆不相切，两齿轮为非标准啮合，采用非标准齿轮技术可以实现同一行星齿轮与有齿数差的输出齿轮和太阳齿轮同时啮合，但是由于该种啮合为非标准啮合，对齿轮的磨损极为严重，导致减速器使用寿命大大降低。类似的，在中国专利文献cn112797145a中，也采用了与上述技术类似的非标准齿轮技术，该专利文献说明书部分详细介绍了旋转环形齿轮（相当于cn1032555c中的输出齿轮）的非标准模数、压力角和变位系数的计算过程，同样的，该技术也存在实际使用中齿轮磨损严重的问题。
28.为了让具有齿数差的输出齿轮和太阳齿轮分别与行星齿轮能够进行标准啮合，申
请人在中国专利文献cn105805244b中通过将上下两个行星齿轮非共轴且在上下两行星齿轮的连接轴上增加曲拐或者联轴器的方式以调节输出齿轮、太阳齿轮与行星齿轮的中心距，以确保输出齿轮、太阳齿轮与行星齿轮具有标准啮合。但是引入曲拐或者联轴器势必会带来传动效率的降低。
29.为此，本发明提出下面多种实施例来解决相关技术中锥齿行星齿轮差动减速器采用非标准齿轮技术所带来的齿轮磨损严重问题以及通过增加曲拐或联轴器的方式调节中心距所带来的减速器传动效率降低的问题。需要指出的是，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
30.图1为本发明的实施例1提供的锥齿行星齿轮差动减速器的结构示意图；图2为图1的局部图。
31.参考图1和图2，本实施例提供一种锥齿行星齿轮差动减速器，包括外壳31、驱动件、两组两位一体行星齿轮22、固定齿圈32和旋转齿圈42。
32.其中，驱动件可旋转地安装在外壳内，驱动件连接至输入轴1，输入轴1可以是电机轴、液压驱动轴、气压驱动轴等，输入轴1可以是本实施例锥齿行星齿轮差动减速器的一部分，也可以是与锥齿行星齿轮差动减速器配合的配合部件的一部分。在本实施例中，输入轴1为电机轴，属于与本实施例锥齿行星齿轮差动减速器配合的驱动电机的一部分。
33.驱动件的作用是用于接收输入轴1的输入扭矩，然后将输入轴1的输入扭矩传递给安装在驱动件上的两位一体行星齿轮22以带动两位一体行星齿轮22绕驱动件的中心轴公转。在本实施例中，驱动件为驱动行星架21，如图1所示，驱动行星架21包括上下两个行星支架和连接上下两个行星支架的联结轴，联结轴位于中心，联结轴与输入轴1同轴设置，在本实施例中，联结轴与输入轴1直接连接，输入轴1转动时带动联结轴转动，进而带动两位一体行星齿轮22转动。两组两位一体行星齿轮22以偏心的状态可自转地安装在驱动行星架21上，具体为：上下两个行星支架上分别设有用于旋转支撑两位一体行星齿轮22的齿轮轴的上下两端的轴承孔，两位一体行星齿轮22通过将齿轮轴的上下两端分别插入到上下两个轴承孔中，进一步地，为了方便转动，在轴承孔中安装有用于旋转支撑两位一体行星齿轮22的行星齿轮轴承223。在本实施例中，如图1所示，上行星支架211的尺寸小于下行星支架212的尺寸，驱动行星架21整体上呈圆台形，即驱动行星架21的侧面的母线相较于驱动行星架21的中心轴来说是倾斜的。
34.在本实施例中，两位一体行星齿轮22设置为两组，沿驱动行星架21的圆周方向对称分布。两位一体行星齿轮22以相对于驱动行星架21偏心的状态由驱动行星架21可旋转地支撑，两位一体行星齿轮22包括上下共轴的第一行星齿轮221和第二行星齿轮222，在本实施例中，如图1所示，第一行星齿轮221位于所述第二行星齿轮222的下方。具体的，两位一体行星齿轮22还包括齿轮轴，第一行星齿轮221和第二行星齿轮222通过行星齿轮轴承223安装在齿轮轴上，即第一行星齿轮221和第二行星齿轮222可绕齿轮轴自转。两位一体行星齿轮22还能在驱动行星架21的带动下绕驱动行星架21的中心轴公转。在本实施例中，第一行星齿轮221和第二行星齿轮222均为标准锥齿轮。第一行星齿轮221和第二行星齿轮222的齿数可以相同，也可以有齿数差，具体齿数差的数量根据预期实现的减速比确定。
35.需要说明的是，在其他实施例中，两位一体行星齿轮22可以设置为一组、三组或者四组等，当数量超过一组时，多组两位一体行星齿轮22沿驱动行星架21的圆周方向均匀分布。
36.固定齿圈32，固定设置在外壳31的内壁上，在与驱动行星架21同轴布置的状态下与第一行星齿轮221相啮合。具体的，如图1所示，固定齿圈32位于靠近输入轴1的一侧，固定齿圈32的轮齿与第一行星齿轮221的外端啮合。固定齿圈32也为标准的锥齿轮。固定齿圈32与第一行星齿轮221的啮合为标准的锥齿轮啮合。
37.旋转齿圈42，连接至输出端43，在与固定齿圈32同轴布置的状态下与第二行星齿轮222相啮合。具体的，如图1所示，旋转齿圈42位于靠近输出端43的一侧，旋转齿圈42的轮齿与第二行星齿轮222的外端啮合。旋转齿圈42也为标准的锥齿轮，旋转齿圈42与第二行星齿轮222的啮合为标准的锥齿轮啮合。旋转齿圈42与固定齿圈32具有齿数差n，n可以是1、2或3。在本实施例中，n等于2。旋转齿圈42的齿数可以大于固定齿圈32的齿数，也可以小于固定齿圈32的齿数。在本实施例中，旋转齿圈42的齿数比固定齿圈32的齿数少2个。
38.由于锥齿轮自带斜度，因此两位一体行星齿轮22的齿轮轴与驱动行星架21的中心轴也是固定齿圈32和旋转齿圈42的齿轮轴成夹角α设置，α大于0度、小于90度。固定齿圈32和旋转齿圈42的大端面向所述输入轴1，固定齿圈32和旋转齿圈42的小端面向所述输出端43，所述夹角α的开口朝向所述输入轴1。
39.本实施例的锥齿行星齿轮差动减速器的工作原理为：原动机带动输入轴1转动，输入轴1带动驱动行星架21转动，驱动行星架21带动两位一体行星齿轮22绕驱动行星架21的中心轴公转，两位一体行星齿轮22在公转时其第一行星齿轮221、第二行星齿轮222分别与固定齿圈32、旋转齿圈42啮合，固定齿圈32是不动的，旋转齿圈42是可旋转的，由于固定齿圈32与旋转齿圈42存在齿数差n，当两位一体行星齿轮22绕驱动行星架21中心轴公转一周时，旋转齿圈42转动2个齿，旋转齿圈42连接输出端43，从而实现大减速比。
40.本实施例的锥齿行星齿轮差动减速器的减速比通过如下等式1得到：；其中，为第一行星齿轮221的齿数，固定齿圈32的齿数为，第二行星齿轮222的齿数为，旋转齿圈42的齿数为。
41.当两位一体行星齿轮22为两组时，假如为44，为42，为16，为15时，代入公式可以得到i1=1:56。而同样模数和同样固定齿圈32齿数的谐波减速器在使用一对滑轮的时候只能得到接近1:21的减速比。
42.本实施例提供的锥齿行星齿轮差动减速器，与相关技术相比，通过锥齿轮的斜度使得按标准模数计算不同轴的第一行星齿轮221和第二行星齿轮222实现共轴，从而省掉了两个行星齿轮为了保证转动的联轴器的加工及组装过程中带来的一系列问题（减速器传动效率降低是主要问题）。由于本实施例的减速器适用的是差动减速原理，所以保证了精度可以与谐波减速器接近，而在同样精度范围下能够实现更大的减速比。换言之，在同样的减速比情况下，本实施例的减速器比谐波减速器具备更大的模数，而且是标准齿形的齿轮，承载能力更大，即减速器负载更大。
43.此外，由于锥齿轮自带斜度，使得在装配时不需要导角，避免了行星齿轮和谐波齿
以及摆线齿轮这类柱状齿轮不容易加工导角的问题，而且实现了可以通过调节装配方向的压紧程度来调节齿轮配合的松紧程度，这也是其他类型减速器的柱状齿轮所无法实现的。
44.锥齿轮的斜度是由齿轮转配时设计关系决定的，下文将结合附图2对本实施例的锥齿行星齿轮锥齿行星齿轮差动减速器的各重要参数的计算进行详细介绍。
45.第一行星齿轮221和第二行星齿轮222共同的齿轮轴与驱动行星架21的中心轴所成夹角α通过如下等式3.1得到：；其中，为固定齿圈32和旋转齿圈42的分度圆共同所在的锥面与行星架23的中心轴形成的夹角，为第二行星齿轮222和第一行星齿轮221的分度圆共同所在的锥面与这两个行星齿轮的齿轮轴形成的夹角。
46.所述夹角由如下等式3.2得到：；其中，为固定齿圈32分度圆半径，为旋转齿圈42的分度圆半径，为固定齿圈32分度圆与旋转齿圈42分度圆在轴向上的间距。
47.所述夹角由如下等式3.3得到：；其中，为第一行星齿轮221分度圆半径，为第二行星齿轮222分度圆半径，为固定齿圈32分度圆与旋转齿圈42分度圆在轴向上的间距。
48.根据上述等式可知，夹角α通过如下等式3得到：；其中，为第一行星齿轮221分度圆半径，为第二行星齿轮222分度圆半径，为固定齿圈32分度圆半径，为旋转齿圈42的分度圆半径，为固定齿圈32分度圆与旋转齿圈42分度圆在轴向上的间距。
49.所述两位一体行星齿轮22的齿轮轴与所述固定齿圈32分度圆直径交点到所述固定齿圈32的齿轮轴的距离通过如下等式4得到：；其中，为第一行星齿轮221分度圆半径，为固定齿圈32分度圆半径，为第二行星齿轮222分度圆半径，为旋转齿圈42的分度圆半径，为固定齿圈32分度圆与旋转齿圈42分度圆在轴向上的间距。
50.所述固定齿圈32分度圆为底的圆锥的高通过如下等式5得到：
；其中，为第一行星齿轮221分度圆半径，为固定齿圈32分度圆半径，为第二行星齿轮222分度圆半径，为旋转齿圈42的分度圆半径，为固定齿圈32分度圆与旋转齿圈42分度圆在轴向上的间距。
51.所述固定齿圈32的节锥角通过如下等式6得到：；其中，为第一行星齿轮221分度圆半径，为固定齿圈32分度圆半径，为第二行星齿轮222分度圆半径，为旋转齿圈42的分度圆半径，为固定齿圈32分度圆与旋转齿圈42分度圆在轴向上的间距。
52.所述旋转齿圈42的节锥角通过如下等式7得到：；其中，为第一行星齿轮221分度圆半径，为固定齿圈32分度圆半径，为第二行星齿轮222分度圆半径，为旋转齿圈42的分度圆半径，为固定齿圈32分度圆与旋转齿圈42分度圆在轴向上的间距。
53.所述第一行星齿轮221节锥角通过如下等式8得到：；其中，为第一行星齿轮221分度圆半径，为固定齿圈32分度圆半径，为第二行星齿轮222分度圆半径，为旋转齿圈42的分度圆半径，为固定齿圈32分度圆与旋转齿圈42分度圆在轴向上的间距。
54.所述第二行星齿轮222的节锥角通过如下等式9得到：；其中，为第一行星齿轮221分度圆半径，为固定齿圈32分度圆半径，为第二行星齿轮222分度圆半径，为旋转齿圈42的分度圆半径，为固定齿圈32分度圆与旋转齿圈42分度圆在轴向上的间距。
55.最后，对本实施例的锥齿行星齿轮差动减速器的优点进行汇总：1、采用锥齿打破了行星差动减速中两个行星齿轮不同轴的传动问题，大大提高了精度和传动效率，而且由于锥齿自带斜度，无需对齿轮端部进行导角加工，降低了装配难度；2、由于锥齿呈一定斜度，通过调节齿轮齿数和模数可以覆盖很大范围的减速比，几乎可以得到任意需求的减速比；3、由于锥齿啮合，减速器的啮合面与装配方向呈一定角度，所以很方便就可以实现紧配合，解决了柱齿紧配需要热压或冷压的问题；4、其他减速器齿轮为柱状，难以开模，而锥形齿便于开模和脱模，有利于大幅降低齿轮的加工成本。
实施例2
56.图3为本发明的实施例2提供的锥齿行星齿轮差动减速器的立体结构图；图4为图2的纵剖图；图5为图2所示锥齿行星齿轮差动减速器的内部结构图。
57.参考图3至图5，本实施例提供一种锥齿行星齿轮差动减速器，其与实施例1的区别在于：在本实施例中，锥齿行星齿轮差动减速器被划分为三大模块，分别是内部核心模块、外壳31组件和输出端盖41组件。其中，驱动行星架21与两组两位一体行星齿轮22组装成圆台状的内部核心模块。具体为，两位一体行星齿轮22的齿轮轴的下端部通过一个行星齿轮轴承223安装在驱动行星架21的下行星支架212的轴承孔中，两位一体行星齿轮22的齿轮轴的上端部通过一个行星齿轮轴承223安装在驱动行星架21的上行星支架211的轴承孔中。驱动行星架21的上行星支架211和下行星支架212之间具有用于安装两位一体行星齿轮22的容纳空间。两位一体行星齿轮22相对于驱动行星架21的中心轴倾斜设置，即两位一体行星齿轮22的齿轮轴与驱动行星架21的中心轴成大于0度、小于90度的夹角，因此内部核心模块从外观上看呈圆台状。两位
一体行星齿轮22安装在上行星支架211和下行星支架212之间的容纳空间中，且两位一体行星齿轮22的外端从该容纳空间中伸出以为了与固定齿圈32、旋转齿圈42啮合。
58.外壳31组件包括上下两端开口的外壳31以及固定设置在外壳31内壁上的固定齿圈32。在本实施例中，外壳31的下端为输入端，外壳31的上端对应输出端43。当然在其他实施例中，根据实际设计需要，也可以将外壳31的上端对应于输入端，下端对应于输出端43。
59.在本实施例中，外壳31呈圆柱形，在圆柱形下端开口处设有用于对驱动行星架21的下行星支架212进行旋转支撑的输入端轮轴承33，在上端开口处设有用于对输出端盖41进行旋转支撑的端盖轴承34。
60.输出端盖41组件包括输出端盖41和设置在输出端盖41上的旋转齿圈42，旋转齿圈42与输出端盖41固定连接，当旋转齿圈42转动时带动输出端盖41转动。旋转齿圈42设置在输出端盖41的下表面。
61.在装配时，输出端盖41组件通过端盖轴承34可旋转的安装在所述外壳31的上端开口，当输出端盖41组件与外壳31组件装配后，输出端盖41组件与外壳31组件共同形成的壳体内部呈现为圆台状的安装腔。呈圆台状的内部核心模块适于从所述外壳31的下端开口插入到所述外壳31组件与所述输出端盖41组件共同形成的圆台状的安装腔中，且在插入到设定位置后所述内部核心模块的两位一体行星齿轮22的第一行星齿轮221、第二行星齿轮222分别与旋转齿圈42、固定齿圈32啮合配合，内部核心模块最下端的下行星支架212的端部也由输入端轮轴承33所支撑。
62.由于锥齿啮合，减速器的啮合面与装配方向呈一定角度，所以可以很方便的实现紧配合，而且还可以通过调节装配方向的压紧程度来调节齿轮配合的松紧程度，这也是其他类型减速器的柱状齿轮所无法实现的。
63.在本实施例中，当电机与本实施例的减速器外壳31连接时，由于电机自带轴承，减速器输入端轮轴承33可忽略。
实施例3
64.图6为本发明的实施例3提供的锥齿行星齿轮差动减速器的结构示意图。
65.参考图6，本实施例提供一种锥齿行星齿轮差动减速器，其与实施例1的区别在于：在本实施例中，改变驱动行星架21为增加驱动太阳轮24来驱动行星轮，实现行星架23的转动。
66.具体为：在本实施例中，驱动件包括行星架23和驱动太阳轮24。其中，行星架23可相对所述输入轴1独立旋转且中心轴与与所述输入轴1同轴。具体的，在本实施例中，行星架23独立套接在输入轴1的外部。
67.驱动太阳轮24，直接连接至输入轴1且其齿轮轴与输入轴1同轴设置，驱动太阳轮24通过与第一行星齿轮221啮合以传递输入扭矩带动两位一体行星齿轮22绕行星架23的中心轴公转。当然，在其他实施例中，驱动太阳轮24也可以与第二行星齿轮222啮合来传递输入扭矩。
68.如图6所示，驱动太阳轮24位于行星架23的内部，为了与第一行星齿轮221的内端啮合，驱动太阳轮24也是锥齿轮。
69.通过改变驱动行星架21为增加驱动太阳轮24驱动行星轮，实现行星架23的转动，
可以进一步增大减速比，具体为：本实施例的减速比通过如下等式2得到：；其中，为第一行星齿轮221的齿数，为固定齿圈32的齿数，为第二行星齿轮222的齿数，为旋转齿圈42的齿数，为驱动太阳轮24的齿数。
实施例4
70.图7为本发明的实施例4提供的锥齿行星齿轮差动减速器的结构示意图。
71.参考图7，本实施例提供一种锥齿行星齿轮差动减速器，其与实施例3的区别在于：在本实施例中，所述固定齿圈32的齿数小于所述旋转齿圈42的齿数，所述固定齿圈32和所述旋转齿圈42的大端面向所述输出端43，所述固定齿圈32和所述旋转齿圈42的小端面向所述输入轴1，所述夹角α的开口朝向所述输出端43。图7所示的锥齿行星齿轮差动减速器的内部核心模块为与实施例3的内部核心模块相反的圆台状。
72.本实施例的锥齿行星齿轮差动减速器可以实现与实施例3的锥齿行星齿轮差动减速器近似的减速效果。
实施例5
73.本实施例提供一种应用上述实施例1至实施例4中任一项的装置，该装置可以是机器人，也可以是机器人上的驱动部件。机器人可以是玩具机器人、工业机器人或农业机器人等。
74.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。