CN209725145U - 少齿差双锥齿差速减速机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种少齿差双锥齿差速减速机构，其涉及一种减速机构，包括变向锥齿轮部件、行星支架部件、双锥齿轮部件、固定筒，所述减速机构不包括柔性齿轮，所述减速机构的少齿差差速发生器使双锥齿轮一旋转速度与双锥齿轮二旋转速度不相等，并且双锥齿轮一旋转速度与双锥齿轮二旋转速度之差较小，所述减速机构运行过程中，由少齿差差速发生器驱动双锥齿行星齿轮减速器，所述减速机构的输出轴转速与双锥齿轮一转速和双锥齿轮二转速之差相关，具有传动比大、输出转矩大、使用寿命长的优点。所述减速机构具备反向自锁功能。

Description

少齿差双锥齿差速减速机构

技术领域

本发明是一种少齿差双锥齿差速减速机构，其涉及一种减速机构，特别是涉及一种采用一个电动机驱动双锥齿行星齿轮减速器时的速度差，获得低转速输出的少齿差双锥齿差速减速机构。

背景技术

RV减速器和谐波减速器不仅应用于关节机器人，也应用于非关节机器人的普通机械领域，RV减速器具有传动比大、输出转矩大的优点，RV减速器结构复杂、成本高的缺点，也制约了RV减速器的普及应用。谐波减速器具有传动比大、结构简单的优点，谐波减速器的柔性齿轮强度低，导致谐波减速器的输出转矩小、使用寿命短。与RV减速器或者谐波减速器相比，行星齿轮减速器的传动比小，涡轮蜗杆减速器工作效率低，谐波减速器成本比RV减速器成本低，在非关节机器人的普通机械领域，谐波减速器的应用更广泛。

普通谐波减速器包括内齿刚轮、柔性齿轮、波发生器，一般情况下，内齿刚轮比柔性齿轮多两个齿，波发生器旋转一周，内齿刚轮与柔性齿轮之间相对旋转两个齿的角度，内齿刚轮与柔性齿轮的齿数越多，内齿刚轮与柔性齿轮之间相对旋转两个齿时的角度越小，该谐波减速器的传动比越大，但是齿数越多齿厚越小，内齿刚轮和柔性齿轮的轮齿机械强度越小，谐波减速器传递的转矩越小。

目前，只有涡轮蜗杆减速器具备反向自锁功能，普通RV减速器在一定条件下能够反向自锁，普通谐波减速器不具备反向自锁功能。若减速器具备反向自锁功能，电动机断电后负载装置的反向力矩不能驱动减速器产生位移，避免因不可控的位移造成碰撞、坠落以及其他事故。

若有一种减速机构具有传动比大、输出转矩大的优点，该减速机构没有柔性齿轮，并且该减速机构具备反向自锁功能，则该减速机构能够替代普通谐波减速器应用于普通机械领域。

发明内容

本发明的目的是克服普通谐波减速器的柔性齿轮强度低，导致谐波减速器的输出转矩小、使用寿命短的缺点，提供一种具有传动比大、输出转矩大优点的少齿差双锥齿差速减速机构。本发明的实施方案如下：

所述减速机构包括变向锥齿轮部件、行星支架部件、双锥齿轮部件、固定筒，变向锥齿轮部件包括变向轴、变向锥齿轮、轴套四，行星支架部件包括输出轴、行星锥齿轮、轴套三、行星轴、行星支架，双锥齿轮部件包括双锥齿轮一、双锥齿轮二、轴套一、挡圈一、销一、轴套二、键条、输入轴，或者在上述部件中采用轴承分别替换轴套一、轴套二、轴套三、轴套四，该轴承承载径向负荷和轴向负荷。变向锥齿轮部件安装在行星支架部件径向外侧，变向锥齿轮部件和行星支架部件安装在固定筒径向内侧，双锥齿轮部件把变向锥齿轮部件与行星支架部件连接在一起。双锥齿轮部件的输入轴与行星支架部件的输出轴同轴。

所述减速机构在应用时，输入轴轴向左端与电动机的输出轴连接在一起，输出轴轴向右端与所述减速机构驱动的负载装置连接在一起。所述减速机构运行时，电动机驱动输入轴沿着输入轴正向减速旋转方向旋转时，所述减速机构处于正向减速运行状态，电动机驱动输入轴沿着输入轴正向减速旋转方向的相反方向旋转时，所述减速机构处于反向减速运行状态。所述减速机构停止运行，负载装置产生的反向力矩不能反向驱动输入轴旋转时，所述减速机构处于反向自锁状态。

所述减速机构的双锥齿轮一有内侧轮齿一、外侧轮齿一，内侧轮齿一和外侧轮齿一是圆锥形轮齿，双锥齿轮二有内侧轮齿二、外侧轮齿二，内侧轮齿二和外侧轮齿二是圆锥形轮齿。内侧轮齿一与内侧轮齿二齿数相等，行星支架部件的行星锥齿轮分别与内侧轮齿一和内侧轮齿二啮合。变向锥齿轮部件的变向锥齿轮分别与外侧轮齿一和外侧轮齿二啮合。双锥齿轮一的外侧轮齿一齿数与双锥齿轮二的外侧轮齿二齿数是少齿差对应关系，外侧轮齿一齿数与外侧轮齿二齿数之差定义为少齿差一，少齿差一不小于一个齿数，并且，少齿差一小于外侧轮齿一齿数的四分之一，或者少齿差一小于外侧轮齿二齿数的四分之一。外侧轮齿一齿数与外侧轮齿二齿数不相等，导致变向轴轴线与输出轴轴线不垂直，变向轴轴线与输出轴垂直线之间有偏移夹角α，偏移夹角α是锐角。若双锥齿轮二的外侧轮齿二齿数小于双锥齿轮一的外侧轮齿一齿数，则偏移夹角α是从输出轴垂直线向双锥齿轮二偏移，若双锥齿轮一的外侧轮齿一齿数小于双锥齿轮二的外侧轮齿二齿数，则偏移夹角α是从输出轴垂直线向双锥齿轮一偏移。

所述减速机构运行时，电动机驱动输入轴沿着输入轴正向减速旋转方向旋转，或者电动机驱动输入轴沿着输入轴正向减速旋转方向的相反方向旋转，输入轴通过键条驱动双锥齿轮二同方向旋转，双锥齿轮二的外侧轮齿二驱动变向锥齿轮旋转，变向锥齿轮通过外侧轮齿一驱动双锥齿轮一旋转，双锥齿轮一旋转方向与双锥齿轮二旋转方向相反，少齿差一的因素使双锥齿轮一旋转速度与双锥齿轮二旋转速度不相等，双锥齿轮一和双锥齿轮二共同驱动行星锥齿轮旋转，行星锥齿轮在围绕行星轴轴线自转的同时，行星锥齿轮还会围绕输出轴轴线公转，行星锥齿轮驱动行星支架低转速旋转，行星支架通过行星轴驱动输出轴低转速同方向旋转。

轴套一、轴套二、轴套三、轴套四呈圆筒形，其径向中间是轴套轴孔，轴向一端是轴套止推轴肩。行星轴呈圆柱形。变向轴呈圆柱形，其轴向一端是变向轴定位轴肩。行星锥齿轮径向中间是锥齿轮轴孔，径向外侧是轮齿，其轴向一端是齿轮前端面，轴向另一端是齿轮后端面。变向锥齿轮径向中间是锥齿轮轴孔，径向外侧是轮齿，其轴向一端是齿轮前端面，轴向另一端是齿轮后端面。行星支架呈环形，行星支架径向内侧是支架内腔，行星支架径向内表面均布若干个支架安装平面，每一个支架安装平面中心有一个支架固定轴孔。

输出轴呈圆柱形，输出轴从轴向一端至另一端依次是轴段一、轴颈一、固定轴肩、轴颈二，固定轴肩径向外表面均布若干个径向的固定轴孔，轴段一靠近轴颈一一端径向外表面有径向的定位销孔一，轴颈二与固定轴肩之间有定位轴肩一。

输入轴呈圆柱形，输入轴轴向右端是轴颈三，轴颈三径向外表面有外键槽，输入轴轴向左端是轴段二，轴颈三与轴段二之间是定位轴肩二。

挡圈一呈圆筒形，挡圈一径向中心是挡圈轴孔，挡圈一径向外表面有径向的挡圈销孔。销一呈圆柱形。固定筒呈圆筒形，固定筒径向外表面有一个呈圆筒形的固定台，固定台有径向的固定台轴孔，固定台轴孔与固定筒径向内侧相连通。固定台轴孔的轴线与变向轴轴线重合。

双锥齿轮一径向中间是双锥齿轮轴孔一，双锥齿轮一从径向内侧向外依次是内侧轮齿一、外侧轮齿一，内侧轮齿一、外侧轮齿一在轴向同一侧。双锥齿轮二轴向左端有轮毂，轮毂径向中间是双锥齿轮轴孔二，双锥齿轮轴孔二径向内表面有内键槽，双锥齿轮二轴向右端的径向中间是轴套安装孔二，双锥齿轮二轴向右端从径向内侧向外依次是内侧轮齿二、外侧轮齿二，内侧轮齿二、外侧轮齿二在轴向同一侧。

行星支架部件在装配时，把若干个行星锥齿轮安装在输出轴的固定轴肩径向外侧，把每一个行星锥齿轮的锥齿轮轴孔与输出轴的固定轴孔对齐，使每一个行星锥齿轮的齿轮后端面位于径向外侧，把若干个轴套三分别安装在行星锥齿轮的锥齿轮轴孔中，把轴套三的轴套止推轴肩与行星锥齿轮的齿轮后端面接触安装在一起，把行星支架安装在若干个轴套三径向外侧，把行星支架的支架安装平面与轴套三的轴套止推轴肩接触安装在一起，把行星支架的支架固定轴孔与轴套三的轴套轴孔对齐，把若干个行星轴分别依次插入行星支架的支架固定轴孔、轴套三的轴套轴孔、输出轴的固定轴孔中，使行星锥齿轮能够围绕行星轴轴线旋转。

所述减速机构在装配时，把变向锥齿轮的锥齿轮轴孔安装在变向轴径向外侧，使变向锥齿轮的齿轮前端面靠近变向轴的变向轴定位轴肩，把轴套四安装在变向锥齿轮的锥齿轮轴孔中，使变向轴径向外表面与轴套四的轴套轴孔径向内表面接触安装在一起，使轴套四的轴套止推轴肩与变向锥齿轮的齿轮后端面接触安装在一起，把变向轴没有变向轴定位轴肩的一端安装固定在固定筒的固定台的固定台轴孔中，使轴套四的轴套止推轴肩与固定台位于固定筒径向内侧的一端接触安装在一起，使变向轴、变向锥齿轮、轴套四位于固定筒径向内侧，使变向锥齿轮能够围绕变向轴轴线旋转。

把行星支架部件安装在固定筒径向内侧，把双锥齿轮一安装在行星支架部件的轴向右侧，使双锥齿轮一的双锥齿轮轴孔一安装在行星支架部件的输出轴的轴颈一径向外侧，使双锥齿轮一的内侧轮齿一与行星支架部件的行星锥齿轮啮合，把轴套一安装在输出轴的轴颈一径向外表面，使轴套一径向外表面与双锥齿轮一的双锥齿轮轴孔一径向内表面接触安装在一起，使轴套一的轴套止推轴肩与双锥齿轮一没有内侧轮齿一的一端接触安装在一起，把挡圈一安装在输出轴的轴段一径向外表面，把销一安装在挡圈一的挡圈销孔中和输出轴的定位销孔一中。把轴套二安装在输出轴的轴颈二径向外表面，使轴套二的轴套止推轴肩与输出轴的定位轴肩一接触安装在一起。

把输入轴安装在行星支架部件的轴向左侧，把键条安装在输入轴的外键槽中，把双锥齿轮二安装在行星支架部件的轴向左侧，使双锥齿轮二的内侧轮齿二与行星支架部件的行星锥齿轮啮合，使双锥齿轮二的双锥齿轮轴孔二安装在输入轴的轴颈三径向外表面，使键条安装在双锥齿轮二的内键槽中，使双锥齿轮二的轴套安装孔二安装在轴套二径向外表面，使轴套二的轴套止推轴肩与双锥齿轮二有内侧轮齿二的一端接触安装在一起。

把变向锥齿轮部件安装在行星支架部件的径向外侧，并且，变向锥齿轮部件安装在双锥齿轮一与双锥齿轮二轴向之间的位置，变向锥齿轮部件的变向锥齿轮分别与双锥齿轮一的外侧轮齿一以及双锥齿轮二的外侧轮齿二啮合。所述减速机构装配后固定筒固定不动，变向锥齿轮部件的变向锥齿轮只有围绕变向轴轴线旋转的一个自由度。

所述减速机构的双锥齿轮二、行星锥齿轮、行星轴、行星支架、双锥齿轮一组成双锥齿行星齿轮减速器，双锥齿行星齿轮减速器的主动件一是双锥齿轮一，主动件二是双锥齿轮二，从动件是行星支架。双锥齿行星齿轮减速器做减速传动。双锥齿轮一旋转方向与双锥齿轮二旋转方向相反。双锥齿轮一旋转速度与双锥齿轮二旋转速度不相等，行星锥齿轮在围绕行星轴轴线自转的同时，行星锥齿轮还会围绕输出轴轴线公转，行星锥齿轮驱动行星支架低转速旋转，行星支架旋转速度等于双锥齿轮一旋转速度与双锥齿轮二旋转速度之差的绝对值。若双锥齿轮二的外侧轮齿二齿数小于双锥齿轮一的外侧轮齿一齿数，则双锥齿轮二旋转速度大于双锥齿轮一旋转速度，行星支架旋转方向与双锥齿轮二旋转方向相同。若双锥齿轮一的外侧轮齿一齿数小于双锥齿轮二的外侧轮齿二齿数，则双锥齿轮一旋转速度大于双锥齿轮二旋转速度，行星支架旋转方向与双锥齿轮一旋转方向相同。

变向锥齿轮与双锥齿轮二的外侧轮齿二以及双锥齿轮一的外侧轮齿一共同组成一个少齿差差速发生器，由少齿差差速发生器驱动双锥齿行星齿轮减速器组成所述减速机构。

所述减速机构运行过程是：

所述减速机构正向减速运行状态时，电动机驱动输入轴围绕输出轴轴线沿着输入轴正向减速旋转方向旋转，输入轴通过键条驱动双锥齿轮二围绕输出轴轴线沿着双锥齿轮二正向减速旋转方向旋转，与此同时，双锥齿轮二的外侧轮齿二驱动变向锥齿轮围绕变向轴轴线沿着变向锥齿轮正向减速旋转方向旋转，变向锥齿轮通过外侧轮齿一驱动双锥齿轮一围绕输出轴轴线沿着双锥齿轮一正向减速旋转方向旋转，双锥齿轮一旋转方向与双锥齿轮二旋转方向相反，并且少齿差一的因素使双锥齿轮一旋转速度与双锥齿轮二旋转速度不相等，若双锥齿轮二旋转速度大于双锥齿轮一旋转速度，双锥齿轮一和双锥齿轮二共同驱动行星锥齿轮围绕行星轴轴线沿着行星锥齿轮正向减速旋转方向自转，为了抵消双锥齿轮一和双锥齿轮二共同驱动行星锥齿轮的速度差，行星锥齿轮还会围绕输出轴轴线公转，行星锥齿轮驱动行星支架低转速旋转，行星支架旋转速度等于双锥齿轮二旋转速度与双锥齿轮一旋转速度之差。行星支架正向减速旋转方向与双锥齿轮二正向减速旋转方向相同，行星支架通过行星轴驱动输出轴低转速同方向旋转。

所述减速机构反向减速运行状态时，电动机驱动输入轴围绕输出轴轴线沿着输入轴正向减速旋转方向相反方向旋转，输入轴通过键条驱动双锥齿轮二围绕输出轴轴线沿着双锥齿轮二反向减速旋转方向旋转，与此同时，双锥齿轮二的外侧轮齿二驱动变向锥齿轮围绕变向轴轴线沿着变向锥齿轮正向减速旋转方向相反方向旋转，变向锥齿轮通过外侧轮齿一驱动双锥齿轮一围绕输出轴轴线沿着双锥齿轮一反向减速旋转方向旋转，双锥齿轮一旋转方向与双锥齿轮二旋转方向相反，并且少齿差一的因素使双锥齿轮一旋转速度与双锥齿轮二旋转速度不相等，若双锥齿轮二旋转速度大于双锥齿轮一旋转速度，双锥齿轮一和双锥齿轮二共同驱动行星锥齿轮围绕行星轴轴线沿着行星锥齿轮反向减速旋转方向自转，为了抵消双锥齿轮一和双锥齿轮二共同驱动行星锥齿轮的速度差，行星锥齿轮还会围绕输出轴轴线公转，行星锥齿轮驱动行星支架低转速旋转，行星支架旋转速度等于双锥齿轮二旋转速度与双锥齿轮一旋转速度之差。行星支架反向减速旋转方向与双锥齿轮二反向减速旋转方向相同，行星支架通过行星轴驱动输出轴低转速同方向旋转。

所述减速机构反向自锁状态时，电动机断电，负载装置产生的反向力矩使输出轴有旋转趋势，反向力矩依次通过输出轴、行星轴、行星支架、行星锥齿轮分别驱动双锥齿轮一和双锥齿轮二，反向力矩通过行星锥齿轮驱动双锥齿轮一的反向自锁时转矩方向一与反向力矩通过行星锥齿轮驱动双锥齿轮二的反向自锁时转矩方向二相同，双锥齿轮一与双锥齿轮二共同驱动变向锥齿轮部件的变向锥齿轮围绕输出轴轴线旋转，由于变向锥齿轮部件的变向锥齿轮只有围绕变向轴轴线旋转的一个自由度，变向轴和变向锥齿轮阻止反向力矩驱动所述减速机构旋转，实现所述减速机构反向自锁。

所述减速机构不包括柔性齿轮，所述减速机构的少齿差差速发生器使双锥齿轮一旋转速度与双锥齿轮二旋转速度不相等，所述减速机构运行过程中，由少齿差差速发生器驱动双锥齿行星齿轮减速器，所述减速机构的输出轴转速与双锥齿轮一转速和双锥齿轮二转速之差相关，具有传动比大、输出转矩大、使用寿命长的优点。所述减速机构具备反向自锁功能。

附图说明

图1是所述减速机构的轴测图。

图2是所述减速机构的轴测剖视图。

图3是固定筒的轴测剖视图。

图4是变向锥齿轮部件、双锥齿轮部件、行星支架部件安装在一起的轴测剖视图。

图5是行星支架部件的轴测剖视图。

图6是输出轴的轴测图。

图7是行星支架的轴测图。

图8是行星锥齿轮或变向锥齿轮的轴测图。

图9是行星轴的轴测图。

图10是轴套一或轴套二或轴套三或轴套四的轴测图。

图11是变向锥齿轮部件的轴测剖视图。

图12是挡圈一的轴测图。

图13是双锥齿轮一的轴测剖视图。

图14是双锥齿轮二的轴测剖视图。

图15是所述减速机构正向减速运行状态时，双锥齿轮部件和变向锥齿轮部件驱动行星支架部件旋转的示意图。

图16是所述减速机构反向自锁状态时，变向锥齿轮部件、双锥齿轮部件、行星支架部件之间力矩关系的示意图。

图17是所述减速机构正向减速运行状态时，双锥齿轮一和双锥齿轮二驱动行星支架部件旋转的示意图。图中UⅡ大于UⅠ，则UⅢ与UⅡ旋转方向相同。

图18是所述减速机构反向减速运行状态时，双锥齿轮一和双锥齿轮二驱动行星支架部件旋转的示意图。图中UⅡ大于UⅠ，则UⅢ与UⅡ旋转方向相同。

图19是所述减速机构的沿着轴线剖切示意图。

图20是输入轴的轴测图。

图中UⅠ是双锥齿轮一的内侧轮齿一分度圆位置旋转的线速度，UⅡ是双锥齿轮二的内侧轮齿二分度圆位置旋转的线速度，UⅢ是行星支架上与双锥齿轮一的内侧轮齿一分度圆半径相等或者与双锥齿轮二的内侧轮齿二分度圆半径相等的位置旋转的线速度。α是变向轴轴线与输出轴垂直线之间的偏移夹角α。

图中标注有双锥齿轮一1、行星锥齿轮2、轴套三3、行星轴轴线4、行星轴5、行星支架6、双锥齿轮二7、轴套二8、键条9、输入轴10、输出轴轴线11、变向轴12、变向轴轴线13、输出轴垂直线14、变向锥齿轮15、输出轴16、销一17、挡圈一18、轴套一19、轴段一20、定位销孔一21、轴颈一22、固定轴孔23、固定轴肩24、轴颈二25、定位轴肩一26、轴段二27、支架安装平面28、支架内腔29、支架固定轴孔30、锥齿轮轴孔31、齿轮后端面32、轴套止推轴肩33、轴套轴孔34、挡圈销孔35、挡圈轴孔36、双锥齿轮轴孔一37、内侧轮齿一38、外侧轮齿一39、双锥齿轮轴孔二40、内侧轮齿二41、外侧轮齿二42、变向锥齿轮正向减速旋转方向43、变向锥齿轮旋转轨迹44、双锥齿轮二正向减速旋转方向45、双锥齿轮二旋转轨迹46、双锥齿轮一正向减速旋转方向47、双锥齿轮一旋转轨迹48、反向自锁时转矩方向二49、反向自锁时转矩方向一50、行星支架正向减速旋转方向51、行星支架旋转轨迹52、行星锥齿轮正向减速旋转方向53、行星锥齿轮旋转轨迹54、行星支架反向减速旋转方向55、双锥齿轮二反向减速旋转方向56、行星锥齿轮反向减速旋转方向57、双锥齿轮一反向减速旋转方向58、轴颈三59、外键槽60、定位轴肩二61、轮毂62、内键槽63、轴套安装孔二64、轴套四65、固定筒66、固定台67、固定台轴孔68、变向轴定位轴肩69、输入轴正向减速旋转方向70、输入轴旋转轨迹71。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步叙述。

参照图1、图2、图19，所述减速机构包括变向锥齿轮部件、行星支架部件、双锥齿轮部件、固定筒66，变向锥齿轮部件包括变向轴12、变向锥齿轮15、轴套四65，行星支架部件包括输出轴16、行星锥齿轮2、轴套三3、行星轴5、行星支架6，双锥齿轮部件包括双锥齿轮一1、双锥齿轮二7、轴套一19、挡圈一18、销一17、轴套二8、键条9、输入轴10，或者在上述部件中采用轴承分别替换轴套一19、轴套二8、轴套三3、轴套四65，该轴承承载径向负荷和轴向负荷。变向锥齿轮部件安装在行星支架部件径向外侧，变向锥齿轮部件和行星支架部件安装在固定筒66径向内侧，双锥齿轮部件把变向锥齿轮部件与行星支架部件连接在一起。双锥齿轮部件的输入轴10与行星支架部件的输出轴16同轴。

所述减速机构在应用时，输入轴10轴向左端与电动机的输出轴连接在一起，输出轴16轴向右端与所述减速机构驱动的负载装置连接在一起。所述减速机构运行时，电动机驱动输入轴10沿着输入轴正向减速旋转方向70旋转时，所述减速机构处于正向减速运行状态，电动机驱动输入轴10沿着输入轴正向减速旋转方向70的相反方向旋转时，所述减速机构处于反向减速运行状态。所述减速机构停止运行，负载装置产生的反向力矩不能反向驱动输入轴10旋转时，所述减速机构处于反向自锁状态。

所述减速机构的双锥齿轮一1有内侧轮齿一38、外侧轮齿一39，内侧轮齿一38和外侧轮齿一39是圆锥形轮齿，双锥齿轮二7有内侧轮齿二41、外侧轮齿二42，内侧轮齿二41和外侧轮齿二42是圆锥形轮齿。内侧轮齿一38与内侧轮齿二41齿数相等，行星支架部件的行星锥齿轮2分别与内侧轮齿一38和内侧轮齿二41啮合。变向锥齿轮部件的变向锥齿轮15分别与外侧轮齿一39和外侧轮齿二42啮合。双锥齿轮一1的外侧轮齿一39齿数与双锥齿轮二7的外侧轮齿二42齿数是少齿差对应关系，外侧轮齿一39齿数与外侧轮齿二42齿数之差定义为少齿差一，少齿差一不小于一个齿数，并且，少齿差一小于外侧轮齿一39齿数的四分之一，或者少齿差一小于外侧轮齿二42齿数的四分之一。外侧轮齿一39齿数与外侧轮齿二42齿数不相等，导致变向轴轴线13与输出轴轴线11不垂直，变向轴轴线13与输出轴垂直线14之间有偏移夹角α，偏移夹角α是锐角。若双锥齿轮二7的外侧轮齿二42齿数小于双锥齿轮一1的外侧轮齿一39齿数，则偏移夹角α是从输出轴垂直线14向双锥齿轮二7偏移，若双锥齿轮一1的外侧轮齿一39齿数小于双锥齿轮二7的外侧轮齿二42齿数，则偏移夹角α是从输出轴垂直线14向双锥齿轮一1偏移。

所述减速机构运行时，电动机驱动输入轴10沿着输入轴正向减速旋转方向70旋转，或者电动机驱动输入轴10沿着输入轴正向减速旋转方向70的相反方向旋转，输入轴10通过键条9驱动双锥齿轮二7同方向旋转，双锥齿轮二7的外侧轮齿二42驱动变向锥齿轮15旋转，变向锥齿轮15通过外侧轮齿一39驱动双锥齿轮一1旋转，双锥齿轮一1旋转方向与双锥齿轮二7旋转方向相反，少齿差一的因素使双锥齿轮一1旋转速度与双锥齿轮二7旋转速度不相等，双锥齿轮一1和双锥齿轮二7共同驱动行星锥齿轮2旋转，行星锥齿轮2在围绕行星轴轴线4自转的同时，行星锥齿轮2还会围绕输出轴轴线11公转，行星锥齿轮2驱动行星支架6低转速旋转，行星支架6通过行星轴5驱动输出轴16低转速同方向旋转。

参照图1至图14、图20，轴套一19、轴套二8、轴套三3、轴套四65呈圆筒形，其径向中间是轴套轴孔34，轴向一端是轴套止推轴肩33。行星轴5呈圆柱形。变向轴12呈圆柱形，其轴向一端是变向轴定位轴肩69。行星锥齿轮2径向中间是锥齿轮轴孔31，径向外侧是轮齿，其轴向一端是齿轮前端面，轴向另一端是齿轮后端面32。变向锥齿轮15径向中间是锥齿轮轴孔31，径向外侧是轮齿，其轴向一端是齿轮前端面，轴向另一端是齿轮后端面32。行星支架6呈环形，行星支架6径向内侧是支架内腔29，行星支架6径向内表面均布若干个支架安装平面28，每一个支架安装平面28中心有一个支架固定轴孔30。

输出轴16呈圆柱形，输出轴16从轴向一端至另一端依次是轴段一20、轴颈一22、固定轴肩24、轴颈二25，固定轴肩24径向外表面均布若干个径向的固定轴孔23，轴段一20靠近轴颈一22一端径向外表面有径向的定位销孔一21，轴颈二25与固定轴肩24之间有定位轴肩一26。

输入轴10呈圆柱形，输入轴10轴向右端是轴颈三59，轴颈三59径向外表面有外键槽60，输入轴10轴向左端是轴段二27，轴颈三59与轴段二27之间是定位轴肩二61。

挡圈一18呈圆筒形，挡圈一18径向中心是挡圈轴孔36，挡圈一18径向外表面有径向的挡圈销孔35。销一17呈圆柱形。固定筒66呈圆筒形，固定筒66径向外表面有一个呈圆筒形的固定台67，固定台67有径向的固定台轴孔68，固定台轴孔68与固定筒66径向内侧相连通。固定台轴孔68的轴线与变向轴轴线13重合。

双锥齿轮一1径向中间是双锥齿轮轴孔一37，双锥齿轮一1从径向内侧向外依次是内侧轮齿一38、外侧轮齿一39，内侧轮齿一38、外侧轮齿一39在轴向同一侧。双锥齿轮二7轴向左端有轮毂62，轮毂62径向中间是双锥齿轮轴孔二40，双锥齿轮轴孔二40径向内表面有内键槽63，双锥齿轮二7轴向右端的径向中间是轴套安装孔二64，双锥齿轮二7轴向右端从径向内侧向外依次是内侧轮齿二41、外侧轮齿二42，内侧轮齿二41、外侧轮齿二42在轴向同一侧。

行星支架部件在装配时，把若干个行星锥齿轮2安装在输出轴16的固定轴肩24径向外侧，把每一个行星锥齿轮2的锥齿轮轴孔31与输出轴16的固定轴孔23对齐，使每一个行星锥齿轮2的齿轮后端面32位于径向外侧，把若干个轴套三3分别安装在行星锥齿轮2的锥齿轮轴孔31中，把轴套三3的轴套止推轴肩33与行星锥齿轮2的齿轮后端面32接触安装在一起，把行星支架6安装在若干个轴套三3径向外侧，把行星支架6的支架安装平面28与轴套三3的轴套止推轴肩33接触安装在一起，把行星支架6的支架固定轴孔30与轴套三3的轴套轴孔34对齐，把若干个行星轴5分别依次插入行星支架6的支架固定轴孔30、轴套三3的轴套轴孔34、输出轴16的固定轴孔23中，使行星锥齿轮2能够围绕行星轴轴线4旋转。

所述减速机构在装配时，把变向锥齿轮15的锥齿轮轴孔31安装在变向轴12径向外侧，使变向锥齿轮15的齿轮前端面靠近变向轴12的变向轴定位轴肩69，把轴套四65安装在变向锥齿轮15的锥齿轮轴孔31中，使变向轴12径向外表面与轴套四65的轴套轴孔34径向内表面接触安装在一起，使轴套四65的轴套止推轴肩33与变向锥齿轮15的齿轮后端面32接触安装在一起，把变向轴12没有变向轴定位轴肩69的一端安装固定在固定筒66的固定台67的固定台轴孔68中，使轴套四65的轴套止推轴肩33与固定台67位于固定筒66径向内侧的一端接触安装在一起，使变向轴12、变向锥齿轮15、轴套四65位于固定筒66径向内侧，使变向锥齿轮15能够围绕变向轴轴线13旋转。

把行星支架部件安装在固定筒66径向内侧，把双锥齿轮一1安装在行星支架部件的轴向右侧，使双锥齿轮一1的双锥齿轮轴孔一37安装在行星支架部件的输出轴16的轴颈一22径向外侧，使双锥齿轮一1的内侧轮齿一38与行星支架部件的行星锥齿轮2啮合，把轴套一19安装在输出轴16的轴颈一22径向外表面，使轴套一19径向外表面与双锥齿轮一1的双锥齿轮轴孔一37径向内表面接触安装在一起，使轴套一19的轴套止推轴肩33与双锥齿轮一1没有内侧轮齿一38的一端接触安装在一起，把挡圈一18安装在输出轴16的轴段一20径向外表面，把销一17安装在挡圈一18的挡圈销孔35中和输出轴16的定位销孔一21中。把轴套二8安装在输出轴16的轴颈二25径向外表面，使轴套二8的轴套止推轴肩33与输出轴16的定位轴肩一26接触安装在一起。

把输入轴10安装在行星支架部件的轴向左侧，把键条9安装在输入轴10的外键槽60中，把双锥齿轮二7安装在行星支架部件的轴向左侧，使双锥齿轮二7的内侧轮齿二41与行星支架部件的行星锥齿轮2啮合，使双锥齿轮二7的双锥齿轮轴孔二40安装在输入轴10的轴颈三59径向外表面，使键条9安装在双锥齿轮二7的内键槽63中，使双锥齿轮二7的轴套安装孔二64安装在轴套二8径向外表面，使轴套二8的轴套止推轴肩33与双锥齿轮二7有内侧轮齿二41的一端接触安装在一起。

把变向锥齿轮部件安装在行星支架部件的径向外侧，并且，变向锥齿轮部件安装在双锥齿轮一1与双锥齿轮二7轴向之间的位置，变向锥齿轮部件的变向锥齿轮15分别与双锥齿轮一1的外侧轮齿一39以及双锥齿轮二7的外侧轮齿二42啮合。所述减速机构装配后固定筒66固定不动，变向锥齿轮部件的变向锥齿轮15只有围绕变向轴轴线13旋转的一个自由度。

所述减速机构的双锥齿轮二7、行星锥齿轮2、行星轴5、行星支架6、双锥齿轮一1组成双锥齿行星齿轮减速器，双锥齿行星齿轮减速器的主动件一是双锥齿轮一1，主动件二是双锥齿轮二7，从动件是行星支架6。双锥齿行星齿轮减速器做减速传动。双锥齿轮一1旋转方向与双锥齿轮二7旋转方向相反。双锥齿轮一1旋转速度与双锥齿轮二7旋转速度不相等，行星锥齿轮2在围绕行星轴轴线4自转的同时，行星锥齿轮2还会围绕输出轴轴线11公转，行星锥齿轮2驱动行星支架6低转速旋转，行星支架6旋转速度等于双锥齿轮一1旋转速度与双锥齿轮二7旋转速度之差的绝对值。若双锥齿轮二7的外侧轮齿二42齿数小于双锥齿轮一1的外侧轮齿一39齿数，则双锥齿轮二7旋转速度大于双锥齿轮一1旋转速度，行星支架6旋转方向与双锥齿轮二7旋转方向相同。若双锥齿轮一1的外侧轮齿一39齿数小于双锥齿轮二7的外侧轮齿二42齿数，则双锥齿轮一1旋转速度大于双锥齿轮二7旋转速度，行星支架6旋转方向与双锥齿轮一1旋转方向相同。

变向锥齿轮15与双锥齿轮二7的外侧轮齿二42以及双锥齿轮一1的外侧轮齿一39共同组成一个少齿差差速发生器，由少齿差差速发生器驱动双锥齿行星齿轮减速器组成所述减速机构。

参照图1、图2、图15至图19，所述减速机构运行过程是：

所述减速机构正向减速运行状态时，电动机驱动输入轴10围绕输出轴轴线11沿着输入轴正向减速旋转方向70旋转，输入轴10通过键条9驱动双锥齿轮二7围绕输出轴轴线11沿着双锥齿轮二正向减速旋转方向45旋转，与此同时，双锥齿轮二7的外侧轮齿二42驱动变向锥齿轮15围绕变向轴轴线13沿着变向锥齿轮正向减速旋转方向43旋转，变向锥齿轮15通过外侧轮齿一39驱动双锥齿轮一1围绕输出轴轴线11沿着双锥齿轮一正向减速旋转方向47旋转，双锥齿轮一1旋转方向与双锥齿轮二7旋转方向相反，并且少齿差一的因素使双锥齿轮一1旋转速度与双锥齿轮二7旋转速度不相等，若双锥齿轮二7旋转速度大于双锥齿轮一1旋转速度，双锥齿轮一1和双锥齿轮二7共同驱动行星锥齿轮2围绕行星轴轴线4沿着行星锥齿轮正向减速旋转方向53自转，为了抵消双锥齿轮一1和双锥齿轮二7共同驱动行星锥齿轮2的速度差，行星锥齿轮2还会围绕输出轴轴线11公转，行星锥齿轮2驱动行星支架6低转速旋转，行星支架6旋转速度等于双锥齿轮二7旋转速度与双锥齿轮一1旋转速度之差。行星支架正向减速旋转方向51与双锥齿轮二正向减速旋转方向45相同，行星支架6通过行星轴5驱动输出轴16低转速同方向旋转。

所述减速机构反向减速运行状态时，电动机驱动输入轴10围绕输出轴轴线11沿着输入轴正向减速旋转方向70相反方向旋转，输入轴10通过键条9驱动双锥齿轮二7围绕输出轴轴线11沿着双锥齿轮二反向减速旋转方向56旋转，与此同时，双锥齿轮二7的外侧轮齿二42驱动变向锥齿轮15围绕变向轴轴线13沿着变向锥齿轮正向减速旋转方向43相反方向旋转，变向锥齿轮15通过外侧轮齿一39驱动双锥齿轮一1围绕输出轴轴线11沿着双锥齿轮一反向减速旋转方向58旋转，双锥齿轮一1旋转方向与双锥齿轮二7旋转方向相反，并且少齿差一的因素使双锥齿轮一1旋转速度与双锥齿轮二7旋转速度不相等，若双锥齿轮二7旋转速度大于双锥齿轮一1旋转速度，双锥齿轮一1和双锥齿轮二7共同驱动行星锥齿轮2围绕行星轴轴线4沿着行星锥齿轮反向减速旋转方向57自转，为了抵消双锥齿轮一1和双锥齿轮二7共同驱动行星锥齿轮2的速度差，行星锥齿轮2还会围绕输出轴轴线11公转，行星锥齿轮2驱动行星支架6低转速旋转，行星支架6旋转速度等于双锥齿轮二7旋转速度与双锥齿轮一1旋转速度之差。行星支架反向减速旋转方向55与双锥齿轮二反向减速旋转方向56相同，行星支架6通过行星轴5驱动输出轴16低转速同方向旋转。

所述减速机构反向自锁状态时，电动机断电，负载装置产生的反向力矩使输出轴16有旋转趋势，反向力矩依次通过输出轴16、行星轴5、行星支架6、行星锥齿轮2分别驱动双锥齿轮一1和双锥齿轮二7，反向力矩通过行星锥齿轮2驱动双锥齿轮一1的反向自锁时转矩方向一50与反向力矩通过行星锥齿轮2驱动双锥齿轮二7的反向自锁时转矩方向二49相同，双锥齿轮一1与双锥齿轮二7共同驱动变向锥齿轮部件的变向锥齿轮15围绕输出轴轴线11旋转，由于变向锥齿轮部件的变向锥齿轮15只有围绕变向轴轴线13旋转的一个自由度，变向轴12和变向锥齿轮15阻止反向力矩驱动所述减速机构旋转，实现所述减速机构反向自锁。

以本申请附图中各个齿轮参数为例，设所述减速机构的传动比i＇，设行星支架6旋转速度Δn，输出轴16旋转速度等于行星支架6旋转速度Δn。若少齿差一为一个齿数，各个齿轮模数m等于2.5毫米，输入轴10旋转速度等于基准转速n＇，则双锥齿轮二7旋转速度等于基准转速n＇，则外侧轮齿二42旋转速度等于基准转速n＇，外侧轮齿一39齿数Z1等于55，外侧轮齿二42齿数Z2等于54，变向锥齿轮15齿数Z3等于24，设变向锥齿轮15旋转速度X，由于相互啮合的两个齿轮的齿数与转速成反比，则等式是：变向锥齿轮15齿数Z3除以外侧轮齿二42齿数Z2等于外侧轮齿二42的基准转速n＇除以变向锥齿轮15旋转速度X，则变向锥齿轮15旋转速度X等于2.25倍基准转速n＇。

即等式是Z3÷Z2＝n＇÷X，带入数值24÷54＝n＇÷X，则X=2.25n＇。

外侧轮齿二42旋转速度等于基准转速n＇，变向锥齿轮15旋转速度X等于2.25倍基准转速n＇，设外侧轮齿一39旋转速度Y，由于相互啮合的两个齿轮的齿数与转速成反比，则等式是：外侧轮齿一39齿数Z1除以变向锥齿轮15齿数Z3等于变向锥齿轮15旋转速度X除以外侧轮齿一39旋转速度Y，则外侧轮齿一39旋转速度Y等于0.9818倍基准转速n＇。

即等式是Z1÷Z3＝X÷Y，带入数值55÷24＝X÷Y＝2.25n＇÷Y，则Y=0.9818n＇。

外侧轮齿二42旋转速度n＇大于外侧轮齿一39旋转速度Y，则双锥齿轮二7旋转速度大于双锥齿轮一1旋转速度，行星支架6旋转方向与双锥齿轮二7旋转方向相同，行星支架6旋转速度Δn等于外侧轮齿二42旋转速度n＇与外侧轮齿一39旋转速度Y之差，行星支架6旋转速度Δn等于0.0182倍基准转速n＇。

即等式是Δn＝n＇-Y，带入数值Δn＝n＇-0.9818n＇=0.0182n＇。

所述减速机构的传动比i＇等于基准转速n＇与行星支架6旋转速度Δn之比，则所述减速机构的传动比i＇等于54.95∶1。

即等式是i＇=n＇∶Δn，带入数值i＇= n＇∶0.0182n＇=1∶0.0182= 54.95∶1。

若按照上例同等直径设计普通谐波减速器，采用双波传动，各个齿轮模数m等于2.5毫米，内齿刚轮齿数ZG等于56，柔性齿轮齿数ZR等于54，齿数差U等于内齿刚轮齿数ZG与柔性齿轮齿数ZR之差，设柔性齿轮为固定件，波发生器为主动件，内齿刚轮为从动件，则普通谐波减速器传动比i等于内齿刚轮齿数ZG与齿数差U之比，则普通谐波减速器传动比i等于28∶1。

即等式是i=ZG∶（ZG-ZR），带入数值i=56∶（56-54）= 28∶1。

由上述案例得知，在同等直径前提下，所述减速机构传动比大于普通谐波减速器传动比。

Claims (1)

1.一种少齿差双锥齿差速减速机构，其特征在于：所述减速机构包括变向锥齿轮部件、行星支架部件、双锥齿轮部件、固定筒(66)，变向锥齿轮部件包括变向轴(12)、变向锥齿轮(15)、轴套四(65)，行星支架部件包括输出轴(16)、行星锥齿轮(2)、轴套三(3)、行星轴(5)、行星支架(6)，双锥齿轮部件包括双锥齿轮一(1)、双锥齿轮二(7)、轴套一(19)、挡圈一(18)、销一(17)、轴套二(8)、键条(9)、输入轴(10)，或者在上述部件中采用轴承分别替换轴套一(19)、轴套二(8)、轴套三(3)、轴套四(65)，该轴承承载径向负荷和轴向负荷；变向锥齿轮部件安装在行星支架部件径向外侧，变向锥齿轮部件和行星支架部件安装在固定筒(66)径向内侧，双锥齿轮部件把变向锥齿轮部件与行星支架部件连接在一起；双锥齿轮部件的输入轴(10)与行星支架部件的输出轴(16)同轴；

所述减速机构的双锥齿轮一(1)有内侧轮齿一(38)、外侧轮齿一(39)，内侧轮齿一(38)和外侧轮齿一(39)是圆锥形轮齿，双锥齿轮二(7)有内侧轮齿二(41)、外侧轮齿二(42)，内侧轮齿二(41)和外侧轮齿二(42)是圆锥形轮齿；内侧轮齿一(38)与内侧轮齿二(41)齿数相等，行星支架部件的行星锥齿轮(2)分别与内侧轮齿一(38)和内侧轮齿二(41)啮合；变向锥齿轮部件的变向锥齿轮(15)分别与外侧轮齿一(39)和外侧轮齿二(42)啮合；双锥齿轮一(1)的外侧轮齿一(39)齿数与双锥齿轮二(7)的外侧轮齿二(42)齿数是少齿差对应关系，外侧轮齿一(39)齿数与外侧轮齿二(42)齿数之差定义为少齿差一，少齿差一不小于一个齿数，并且，少齿差一小于外侧轮齿一(39)齿数的四分之一，或者少齿差一小于外侧轮齿二(42)齿数的四分之一；外侧轮齿一(39)齿数与外侧轮齿二(42)齿数不相等，导致变向轴轴线(13)与输出轴轴线(11)不垂直，变向轴轴线(13)与输出轴垂直线(14)之间有偏移夹角α，偏移夹角α是锐角；若双锥齿轮二(7)的外侧轮齿二(42)齿数小于双锥齿轮一(1)的外侧轮齿一(39)齿数，则偏移夹角α是从输出轴垂直线(14)向双锥齿轮二(7)偏移，若双锥齿轮一(1)的外侧轮齿一(39)齿数小于双锥齿轮二(7)的外侧轮齿二(42)齿数，则偏移夹角α是从输出轴垂直线(14)向双锥齿轮一(1)偏移；

轴套一(19)、轴套二(8)、轴套三(3)、轴套四(65)呈圆筒形，其径向中间是轴套轴孔(34)，轴向一端是轴套止推轴肩(33)；行星轴(5)呈圆柱形；变向轴(12)呈圆柱形，其轴向一端是变向轴定位轴肩(69)；行星锥齿轮(2)径向中间是锥齿轮轴孔(31)，径向外侧是轮齿，其轴向一端是齿轮前端面，轴向另一端是齿轮后端面(32)；变向锥齿轮(15)径向中间是锥齿轮轴孔(31)，径向外侧是轮齿，其轴向一端是齿轮前端面，轴向另一端是齿轮后端面(32)；行星支架(6)呈环形，行星支架(6)径向内侧是支架内腔(29)，行星支架(6)径向内表面均布若干个支架安装平面(28)，每一个支架安装平面(28)中心有一个支架固定轴孔(30)；

输出轴(16)呈圆柱形，输出轴(16)从轴向一端至另一端依次是轴段一(20)、轴颈一(22)、固定轴肩(24)、轴颈二(25)，固定轴肩(24)径向外表面均布若干个径向的固定轴孔(23)，轴段一(20)靠近轴颈一(22)一端径向外表面有径向的定位销孔一(21)，轴颈二(25)与固定轴肩(24)之间有定位轴肩一(26)；

输入轴(10)呈圆柱形，输入轴(10)轴向右端是轴颈三(59)，轴颈三(59)径向外表面有外键槽(60)，输入轴(10)轴向左端是轴段二(27)，轴颈三(59)与轴段二(27)之间是定位轴肩二(61)；

挡圈一(18)呈圆筒形，挡圈一(18)径向中心是挡圈轴孔(36)，挡圈一(18)径向外表面有径向的挡圈销孔(35)；销一(17)呈圆柱形；固定筒(66)呈圆筒形，固定筒(66)径向外表面有一个呈圆筒形的固定台(67)，固定台(67)有径向的固定台轴孔(68)，固定台轴孔(68)与固定筒(66)径向内侧相连通；固定台轴孔(68)的轴线与变向轴轴线(13)重合；

双锥齿轮一(1)径向中间是双锥齿轮轴孔一(37)，双锥齿轮一(1)从径向内侧向外依次是内侧轮齿一(38)、外侧轮齿一(39)，内侧轮齿一(38)、外侧轮齿一(39)在轴向同一侧；双锥齿轮二(7)轴向左端有轮毂(62)，轮毂(62)径向中间是双锥齿轮轴孔二(40)，双锥齿轮轴孔二(40)径向内表面有内键槽(63)，双锥齿轮二(7)轴向右端的径向中间是轴套安装孔二(64)，双锥齿轮二(7)轴向右端从径向内侧向外依次是内侧轮齿二(41)、外侧轮齿二(42)，内侧轮齿二(41)、外侧轮齿二(42)在轴向同一侧；

所述减速机构的双锥齿轮二(7)、行星锥齿轮(2)、行星轴(5)、行星支架(6)、双锥齿轮一(1)组成双锥齿行星齿轮减速器，双锥齿行星齿轮减速器的主动件一是双锥齿轮一(1)，主动件二是双锥齿轮二(7)，从动件是行星支架(6)；双锥齿行星齿轮减速器做减速传动；双锥齿轮一(1)旋转方向与双锥齿轮二(7)旋转方向相反；双锥齿轮一(1)旋转速度与双锥齿轮二(7)旋转速度不相等，行星锥齿轮(2)在围绕行星轴轴线(4)自转的同时，行星锥齿轮(2)还会围绕输出轴轴线(11)公转，行星锥齿轮(2)驱动行星支架(6)低转速旋转，行星支架(6)旋转速度等于双锥齿轮一(1)旋转速度与双锥齿轮二(7)旋转速度之差的绝对值；若双锥齿轮二(7)的外侧轮齿二(42)齿数小于双锥齿轮一(1)的外侧轮齿一(39)齿数，则双锥齿轮二(7)旋转速度大于双锥齿轮一(1)旋转速度，行星支架(6)旋转方向与双锥齿轮二(7)旋转方向相同；若双锥齿轮一(1)的外侧轮齿一(39)齿数小于双锥齿轮二(7)的外侧轮齿二(42)齿数，则双锥齿轮一(1)旋转速度大于双锥齿轮二(7)旋转速度，行星支架(6)旋转方向与双锥齿轮一(1)旋转方向相同；

变向锥齿轮(15)与双锥齿轮二(7)的外侧轮齿二(42)以及双锥齿轮一(1)的外侧轮齿一(39)共同组成一个少齿差差速发生器，由少齿差差速发生器驱动双锥齿行星齿轮减速器组成所述减速机构。