在机器人技术领域中，球面齿轮传动技术是机器人腕关节等精密机构中不可或缺的关键技术之一。球面齿轮传动作为一种能够实现两个非平行轴线间运动和动力传递的机械装置，其核心部件就是球面齿轮。本文详细探讨了机器人腕关节所用的球面齿轮传动技术，重点介绍了凹齿齿形为圆锥形的球面齿轮传动原理及其加工方法，并对相应的凸齿齿形进行了分析计算。
球面齿轮传动原理的基础在于其独特的几何结构设计。其基本概念是利用两个不同球心的球冠作为节曲面，通过它们的球心作回转中心，在两个球面上分别布置能够相互啮合的凸齿和凹齿，从而实现传动。球面齿轮的凸齿和凹齿形状决定了其传动的精确性和效率。传统上，球面齿轮的凹齿齿形被设计为回转渐开面，而凸齿齿形则是通过与凹齿齿形相对应的双参数包络形成的曲面，这种设计虽然可以实现精确传动，但在加工方面极为复杂，难以保证加工精度和效率。
本文所提出的改进方案，是将凹齿齿形设计为圆锥形，并针对凸齿齿形进行分析计算。这种设计的优势在于加工制造过程更为简便，从而进一步提高加工精度和简化工艺流程。采用圆锥形凹齿齿形后，凹齿的加工可以直接使用锥形铣刀在普通铣床上完成，大大降低了加工难度和成本。而凸齿齿形是与凹齿齿形共轭的曲面，这种设计在一般的数控车床上比较容易加工出来。
在理论分析部分，文章详细阐述了圆锥形凹齿的几何计算及齿廓方程。凹齿采用特定齿形角的圆锥形齿形，其轴截面展示了齿廓形状，给出了齿廓方程的推导过程。文章通过这种方法简化了加工工艺，提高了加工效率，同时也保证了球面齿轮的传动精度。
在实际应用中，机器人腕关节要求具有高精度和灵活性，球面齿轮传动提供了多种可能性来满足这些需求。球面齿轮传动技术的进步，使得机器人在执行任务时更加准确和稳定，极大地扩展了机器人技术的应用领域。
在研究过程中，作者刘鹄然和李元君通过深入分析，提出了一种新的加工球面齿轮的方法，这种方法在保持球面齿轮传动性能的同时，大幅提升了其加工效率和精度。这项研究成果为机器人设计和制造领域的工程师提供了宝贵的参考，也为球面齿轮传动技术的进一步发展奠定了基础。
关键词“锥形齿”和“球面齿轮”表明了本文的研究方向和重点。中图分类号和文献标识码提供了文章在相关领域中的分类信息，为研究者检索相关文献提供了方便。
本文提出的球面齿轮传动原理及加工方法，针对传统加工工艺中存在的问题，提供了一种创新的解决方案。这一方案不仅提高了球面齿轮的加工效率和精度，也有可能降低生产成本，这对于机器人行业无疑具有重要的理论和实际应用价值。通过研究球面齿轮的几何设计和加工工艺，可以为机器人的设计和制造提供更为可靠的理论支持和技术指导。
