CN112539253A - 用于周转齿轮机构的行星支架 - Google Patents

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CN112539253A CN202010988910.0A CN202010988910A CN112539253A CN 112539253 A CN112539253 A CN 112539253A CN 202010988910 A CN202010988910 A CN 202010988910A CN 112539253 A CN112539253 A CN 112539253A
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M·格拉维纳
L·科维洛
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Abstract

本发明涉及一种用于减少安装在周转齿轮机构中行星支架上的行星齿轮的行星齿轮偏心度的器械和方法。本公开的器械和方法具体地提供了刚度降低特征部、支柱和侧板，各自带有相应的刚度。在一些实施例中，特征部刚度小于支柱刚度，该支柱刚度比侧板刚度小至少10％。刚度降低特征部和支柱可以组成具有轴线的塔架。塔架轴线可以与侧板形成小于90°且大于20°的角度。

Description

用于周转齿轮机构的行星支架
引起本申请的项目已在欧盟Horizon 2020研究与创新计划下从Clean Sky 2Joint Undertaking在赠予协议No.807085-ENGGAM2018-H2020-IBA-CS2-GAMS-2017/ H2020-IBA-CS2-GAMS-2017下获得资助。
技术领域
本主题主要涉及一种用于周转齿轮机构(或周转齿轮传动机构、行星齿轮装置，即epicyclic gearing)、特别是用于航空应用的行星支架，下面的描述涉及此但是不失一般性。
背景技术
周转齿轮机构在航空发动机领域中被广泛使用，用于在涡轮发动机和诸如风扇的推进元件之间传递驱动并转换动力。使用带有周转齿轮机构组件的齿轮箱为了更大的效率允许风扇以比发动机低压轴的转动速度更少的每单位时间转数旋转。齿轮箱可旋转地支撑相对于齿圈居中设置的中心齿轮和安装在行星支架上的多个行星齿轮，所述行星齿轮围绕中心齿轮设置并接合在中心齿轮和齿圈之间。低压轴提供输入给联接至中心齿轮的周转齿轮机构组件，而风扇被联接以与行星支架同步地旋转。每个行星齿轮与中心齿轮和保持静止的齿圈啮合。风扇的轴可在其自身的轴承上旋转，该轴承容纳在中心齿轮箱中，该中心齿轮箱也称为风扇齿轮箱，该风扇齿轮箱被固定至支架的旋转中心区域。每个行星齿轮可在轴承上旋转，该轴承被安装至行星销，该行星销被固定至支架的外围区域。
对于任何给定的燃气涡轮发动机应用，行星齿轮被设计成提供在低压轴的旋转速度和风扇轴的旋转速度之间设定的减速比。由于每个容纳行星齿轮的周转齿轮箱都设置在燃气涡轮发动机的流径内，因此，挑战在于一方面要设计一种可靠且坚固的周转齿轮箱，其满足发动机的所有飞行条件，同时另一方面，设计一种周转齿轮箱，该周转齿轮箱紧凑得足以如此适配于流径内部，使得不需要整个发动机尺寸比否则本为了接纳周转齿轮箱所需要的更大和更重。
另一个挑战在于扭矩提取。众所周知，扭矩提取可在两排或两个阵列的齿轮之间引起较高的负载分配系数。该系数相应地可使行星销承受不相等的位移。抵消这种偏心度(misalignment)的一种已知方法是增大周转齿轮机构的部件的尺寸。由于上面讨论的限制，部件尺寸上的这种增加可能并非在所有应用中都是希望的。一种设计折衷方案可以是将齿轮的数量限制为例如三对齿轮，以便留出足够的空间来增强行星支架。但是，在一些应用中，可能希望采用大量的行星齿轮，例如五到九对齿轮。如此大量的行星齿轮显著地限制了对于行星支架增强可用的空间。
因此，用于减少安装在行星支架上的行星齿轮的偏心度的器械和方法将是有益的。
发明内容
本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中变得明显，或者可以通过实践本发明而获知。
根据本公开的一个实施例，提供了一种用于限定传动轴线的周转齿轮机构的行星支架。支架可以包括侧板。该侧板可包括用于将侧板连接至旋转构件或静态结构的联接部分。支架可以包括沿着传动轴线与侧板同轴的中心环。多个行星销可以联接到中心环。支架还可包括多个支撑塔架(或塔柱，即pylon)，其可包括第一支撑塔架。第一支撑塔架可具有联接到侧板的第一塔架端部和联接到中心环的第二塔架端部。第一支撑塔架可以包括限定支柱(pillar)刚度的支柱以及限定特征部刚度的刚度降低特征部。刚度降低特征部和支柱可以沿着第一支撑塔架布置。特征部刚度可以小于支柱刚度。
根据本公开的另一个实施例，提供了一种燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机可包括具有行星支架的周转齿轮机构。该支架可以包括侧板。侧板可包括用于将侧板连接至旋转构件或静态结构的联接部分。支架可以包括沿着传动轴线与侧板同轴的中心环。多个行星销可以联接到中心环。多个行星销可沿着相对于传动轴线平行且偏心的相应轴线从中心环沿相反的方向突出。行星销中的每个行星销可构造成承载相应的行星齿轮。多个行星销可包括多于三对且小于或等于九对的行星销，其被构造成承载多于三对且小于或等于九对的行星齿轮。支架还可包括多个支撑塔架，其可包括第一支撑塔架。第一支撑塔架可具有联接到侧板的第一塔架端部和联接到中心环的第二塔架端部。第一支撑塔架可以包括限定支柱刚度的支柱和限定特征部刚度的刚度降低特征部。刚度降低特征部和支柱可以沿着第一支撑塔架布置。特征部刚度可以小于支柱刚度。
根据本公开的另一个实施例，提供了一种用于减少安装在周转齿轮机构中的行星支架上的行星齿轮的偏心度的方法。支架可以包括侧板、中心环、多个行星销和多个支撑塔架。支撑塔架可以包括支柱和刚度降低特征部。该方法可以包括确定对于刚度降低特征部的特征部刚度。该方法可以包括确定对于支柱的支柱刚度。支柱刚度可以大于特征部刚度。该方法还可以包括确定对于侧板的侧板刚度。侧板刚度比支柱刚度大10％，支柱刚度大于特征部刚度。附加地，该方法可以包括在塔架轴线和侧板之间建立小于90°且大于20°的角度。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。并入本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域的普通技术人员的本发明的完整且可实现的公开，包括本发明的最佳模式，其中：
图1示出了根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图；
图2示出了根据本公开的诸如用在图1的示例性燃气涡轮发动机中的周转齿轮机构的简化视图；
图3示出了根据本公开的诸如在图2中示出的行星支架4和周转齿轮机构的透视图；
图4描绘了图3的行星支架的横截面视图，其特别地示出了根据本公开的具有支柱和刚度降低特征部的支撑塔架；
图5描绘了图3的行星支架的横截面视图，其特别地示出了根据本公开的行星支架在负载下的变形；
图6示出了根据本公开的实施例的用于周转齿轮机构的行星支架的透视图，其特别地示出了根据本公开的构造成支撑五对行星齿轮的行星支架；
图7示出了根据本公开的实施例的透视图，其特别地示出了支撑塔架构造；
图8提供了一种方法的流程图，该方法用于减少安装在诸如根据本公开的图2中所示的周转齿轮机构中行星支架上的行星齿轮的偏心度；和
图9描绘了诸如用于实施根据本公开的图8的方法的示例性控制器。
在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例被以解释本发明而不是限制本发明的方式提供。实际上，对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分所示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，旨在本发明覆盖落入所附权利要求及其等同形式的范围内的这些修改和变型。
如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
除非另有说明，术语“联接”、“固定”、“附接到”等是指直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征部的间接联接、固定或附接。
如本文在整个说明书和权利要求书中所使用的，近似语言被应用于修饰任何定量表述，其可得到许可地变化而不会导致与之相关的基本功能上的变化。因此，由诸如“大约”、“近似”和“基本上”的一个术语或多个术语修饰的值不限于所规定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指的是在10％的裕度内。
在此以及整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则这些范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合。
大体上提供了一种器械和方法用于减少在扭矩提取期间安装在周转齿轮机构中的行星支架上的行星齿轮的偏心度。本公开的行星支架和方法具体地提供了一种支架，该支架包括侧板、中心环和用于支撑多个行星齿轮的多个行星销。中心环可通过多个支撑塔架或一个阵列的支撑塔架联接到侧板。支撑塔架中的每个支撑塔架可包括支柱和刚度降低特征部。支柱可以限定支柱刚度，并且刚度降低特征部可以限定特征部刚度。类似地，侧板可限定侧板刚度。侧板刚度可显著大于支柱刚度。因此，侧板刚度可显著大于支柱刚度，支柱刚度相应地大于特征部刚度。附加地，支撑塔架中的每个支撑塔架可以与侧板形成小于90°的角度。
形成带有以上特征部的行星支架可以确保两排齿轮之间的负载分配系数将是尽可能最小的。为了实现这，多个支撑塔架可以指向成使得与侧板和中心环形成梯形形状，并且可以形成带有多个刚度降低特征部。在以这样构造的行星支架的情况下，在负载下，行星销可以以这样的方式变形，其中，销的两侧都具有类似的位移，其转化为销的两侧及其相应的行星齿轮之间的相等的负载分配。因此，可以不管负载量而确保结构的线性行为。
本领域的普通技术人员应理解，确保结构的线性行为将优化两排齿轮之间的负载分配系数。这相应地可以降低使齿轮、轴承或支撑结构过尺寸的要求。结果，可能可以增加可适配到给定尺寸的齿轮箱中的行星齿轮的数量，或者减小齿轮箱的尺寸，同时保持处理一定负载的能力。
现在参考附图，图1示出了根据本主题的方面的可与飞行器一起使用的燃气涡轮发动机100的一个实施例的横截面视图，其中所示的发动机100为了参考目的具有延伸穿过该发动机的纵向或轴向中心线轴线112。发动机100将在下面详细讨论。尽管示出为涡轮风扇喷气发动机，但是任何合适的涡轮机都可以与本文所描述的系统一起使用。例如，合适的涡轮机包括但不限于高旁通涡轮风扇发动机、低旁通涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、螺旋桨发动机等等。
图2示出了示例性周转齿轮机构200的简化视图。示例性周转齿轮机构200可被采用于这样的应用中，其中从具有减小的体积的齿轮系需要相对高的扭矩能力。例如，周转齿轮机构200可采用于燃气涡轮发动机100中，以将扭矩负载从低压驱动轴134传递至风扇转子138。如图2中所描绘，周转齿轮机构200可以包括绕传动轴线(图3，TA)布置的多个行星齿轮202。行星齿轮202中的每个行星齿轮绕相应的行星轴线(图3，PA)旋转。多个行星齿轮202由行星支架(支架)300支撑。在至少一个实施例中，多个行星齿轮202可以形成相对于平面(图6，330)(正交于传动轴线TA)对称的两个阵列，如此使得行星支架300的一部分也位于正交平面330上并设置于行星齿轮的两个阵列之间。多个行星齿轮202向外与齿圈206的内齿204啮合。多个行星齿轮202也向内与至少一个中心齿轮208啮合。中心齿轮208相对于轴210同轴且被固定。在至少一个实施例中，轴210可以对应于燃气涡轮发动机的低压驱动轴134。
图3、6和7示出了根据本公开的实施例的用于周转齿轮机构200的支架300的各种实施例的透视图。支架300可以是整块或整体主体(即，以单件制成的主体)，并且可以包括环形结构。在某些实施例中，支架300可以包括侧板302。侧板302可以包括用于将侧板302连接至旋转构件或静态结构的联接部分304。例如，侧板302可以联接至驱动涡轮风扇发动机的风扇的轴。联接部分304可以是被设计为通过螺钉或螺栓紧固至旋转构件或静态结构的法兰。备选地，联接部分304可以由孔花键或轴花键限定。侧板302还可限定侧板刚度。侧板刚度可以由许多结构、材料和制造考虑因素确定。换句话说，可以由用于制造部件的材料、侧板302的尺寸以及采用于制造侧板302的方法的任意组合来确定侧板刚度。在至少一个实施例中，侧板302可以是一体形成的没有任何接缝或接头的单个部段。
支架300还可以包括沿着传动轴线TA与侧板302同轴的中心环306。中心环306的至少一部分可以位于与传动轴线TA正交的平面330上，并且可以设置在行星齿轮的两个阵列之间。中心环306可包括第一面308和与其相对的第二面310。可以在第一面308和第二面310之间限定中心环厚度312。第二面310可以朝向侧板302指向并且可以限定平面330。在至少一个实施例中，中心环306可以是一体形成的没有任何接缝或接头的单个部段。换句话说，中心环可以限定不间断的圆周，该圆周既不具有多个独立部段也不具有多个应力消除特征部。
仍参考图3、6和7，支架300可包括联接至中心环306的多个行星销314。多个行星销314可沿相对于传动轴线TA平行且偏心的相应轴线从中心环306沿相反的方向突出。行星销314中的每个行星销可以构造成承载相应的行星齿轮202。行星销314可以与中心环306一件式地形成，使得多个行星销314形成支架300的一体式部分。因为多个行星销314可以从中央环306沿相反的方向突出，中央环306可以提供悬臂支撑给行星销314和相应的行星齿轮202中的每个。换句话说，单个中央环306可以支撑在第一面308和第二面310上的相应交界面处的成对的同轴行星销314。这种构造(其中对行星销314的支撑可以仅存在于行星销314的一个端部处)可以与其它已知的支架300构造形成对比，其中支撑可以提供在行星销314的两个端部处。
在诸如由图6所描绘的至少一个实施例中，多个行星销314包括被构造为承载五对行星齿轮202的五对行星销314。在这样的实施例中，五对行星齿轮202可以形成与中心环306的第一面308相邻的第一阵列的五个行星齿轮202以及与中心环306的第二面310相邻的第二阵列的五个行星齿轮202。在诸如由图3和7所描绘的附加的实施例中，多个行星销314可以包括七对行星销314，其被构造成在这样的实施例中承载七对行星齿轮202，该七对行星齿轮202可以形成与中心环306的第一面308相邻的第一阵列的七个行星齿轮202和与中心环306的第二面310相邻的第二阵列的七个行星齿轮202。在根据本公开的又另外的实施例中，多个行星销314可包括多于三对且小于或等于九对的行星销，其构造成承载多于三对且小于或等于九对的行星齿轮。
现在参考图3-7，支架300可以包括多个支撑塔架316。多个支撑塔架316可以包括第一支撑塔架318，并且在一些实施例中，包括第二支撑塔架320。第一支撑塔架318可以具有联接到侧板302的第一塔架端部322和联接到中心环306的第二塔架端部324。第一支撑塔架318还可限定穿过第一塔架端部322和第二塔架端部324的塔架轴线SA。塔架轴线SA可与侧板302形成小于90°且大于20°的角度α。角度α小于90°的要求可部分基于实验。已经显示出，当多个支撑塔架316与齿轮机构的轴线(例如，传动轴线TA)基本平行(例如，具有90°的角度α)时，局部弯曲力矩通过多个支撑塔架支柱316传递到中心环306。弯曲力矩导致中心环306的弯曲和行星销314的偏心度。附加地，角度α大于30°的要求可部分基于行星齿轮之间的可用空间。应当理解，随着行星齿轮的数量增加，给定体积的齿轮箱137内的自由空间的量减小。这样，在至少一个实施例中，角度α可以小于或等于85°。角度α可以大于或等于75°。在又另一个实施例中，角度α可以小于75°。角度α可以大于或等于60°。
仍参考图3-7，第一支撑塔架318还可以包括支柱326和刚度降低特征部328。支柱326可以限定支柱刚度，该支柱刚度比侧板刚度小至少10％。刚度降低特征部328可以限定特征部刚度。特征部刚度可以小于支柱刚度，使得侧板刚度比支柱刚度大至少10％，支柱刚度相应地大于侧板刚度。刚度降低特征部328和支柱326可以沿着第一支撑塔架318布置。例如，在一个示例性实施例中，刚度降低特征部328可以结合至或与支柱326的端部一体形成，并且组合的刚度降低特征部328和第一支撑塔架318可以与塔架轴线SA同轴。
应当理解，刚度降低特征部328可以具有与支柱326不同的几何形状、材料组成或结构中的任何或全部。例如，在至少一个实施例中，刚度降低特征部328可以具有网格结构，其以可预见的方式允许变形。在另一示例性实施例中，支柱326可以由具有第一刚度属性的第一材料形成，而刚度降低特征部328可以由具有第二刚度属性的第二材料形成，该第二刚度属性小于第一材料的第一刚度属性。在又另一示例性实施例中，支柱326可以限定有助于支柱刚度的棱锥体形状，而刚度降低特征部328可以限定有助于特征部刚度小于支柱刚度的柱体形状。
图4描绘了图3的行星支架300的横截面视图，其特别示出了具有支柱326和刚度降低特征部328的第一支撑塔架318。如在图3和图4中特别示出的，在至少一个实施例中，支柱326可以具有最小支柱横截面面积，并且刚度降低特征部328可以具有最小特征部横截面面积。最小特征部横截面面积可以小于最小支柱横截面面积。例如，在图4中所描绘的实施例中，支柱326可以形成带有支柱厚度，而刚度降低特征部328可以形成带有成对的底切(undercut)，所述底切限定了小于最小支柱厚度的最小特征部厚度。在备选的示例中，单个底切可以限定刚度降低特征部328，其不与支柱326同轴但是保留了具有小于最小支柱厚度的特征部厚度的属性。在又另一个示例中，刚度降低特征部328和支柱326可以是同轴的并且在轮廓上可以是圆形的。在这样的示例中，支柱326可以具有大于刚度降低特征部328的最小半径的最小半径。应当理解，如前所述，刚度降低特征部328包括在第一支撑塔架318中可促进刚度降低特征部328具有小于支柱刚度的刚度。
仍参考图3和4，并且也参考图5，其特别示出了图4中所描绘的行星支架300在负载下的变形。图5中所描绘的支架300的部分可以形成为使得侧板302具有侧板刚度，其显著(例如10％至150％)地大于支柱326的刚度，并且支柱刚度(例如5％至100％)大于刚度降低特征部328的刚度。如图4中所描绘，塔架轴线SA可与侧板302形成小于90°且大于20°的角度α。在扭矩提取期间施加负载时，根据本公开构造的支架300可以以图5中所描绘的方式变形。如图5所描绘，侧板、立柱和刚度降低特征部之间的刚度关系与角度α的组合使支架300能够变形成使得行星齿轮偏心度(如行星轴线PA表示的)被最小化。换句话说，当支架300处于负载下时，诸如在喷气涡轮发动机的操作期间，本文教导的特别的结构关系使得行星轴PA能够保持基本平行于传动轴线TA。
应当理解，在至少一个实施例中，可以通过添加多个加强元件来增强侧板、立柱和刚度降低特征部之间的刚度关系。在这样的实施例中，支架300可以包括联接到侧板、中心环和支柱中的至少一个的多个加强元件，使得合成的侧板刚度显著大于合成的支柱刚度，该合成的支柱刚度大于特征部刚度。例如，为了增加支柱的刚度，可以将附加的加强元件或增强特征部联接至支柱326。这种加强元件可以例如包括不同于支柱材料的增强材料(例如复合材料)。备选地，加强元件可以提供与支柱材料相同的附加材料，其中该附加材料修改支柱326的结构几何形状以增加支柱刚度。
再次参考图6，呈现了根据本公开的实施例的用于周转齿轮机构200的支架300的透视图。图6描绘了构造成将五对行星齿轮202支撑在五对行星销314上的支架300，但是应当理解，图6中所描绘的特定实施例不限于支撑五对行星齿轮202。如在图6中所描绘的，中心环可包括第一面308和与其相对的第二面310。第二面310可以朝向侧板302指向，并且可以限定平面330。第一支撑塔架318可以延伸超过平面330，以至少部分地在第二面310中限定凹部332。在附加的示例性实施例中，凹部332可以是第一凹部，并且第一支撑塔架318可以在第二面310中部分地限定第二凹部334。凹部332、334可以具有基本相同的尺寸和构造，并且可以类似于成对的弓形，其中第一支撑塔架318是中央支撑部。备选地，凹部332、334可以构造成带有不同的几何形状。
图7显示了根据本公开的实施例的透视图，其特别示出了支撑塔架构造。特别地，如图7中所描绘的，第一支撑塔架318可以包括第一刚度降低特征部336和第二刚度降低特征部338。第一和第二刚度降低特征部336、338可以分别定位于第一和第二塔架支撑端部322、324处。换句话说，第一刚度降低特征部336可以位于第一塔架端部322处，而第二刚度降低特征部338可以位于第二塔架端部324处。第一刚度降低特征部336可以具有第一特征部横截面面积并且第二刚度降低特征部338可具有第二特征部横截面面积。第一特征部横截面面积和第二特征部横截面面积可以小于支柱326的最小横截面面积。在至少一个实施例中，支柱326、第一刚度降低特征部336、以及第二刚度降低特征部338可以被布置为使得它们与第一支撑塔架318不同轴并且彼此不同轴。备选地，支柱326可以与第一支撑塔架318同轴，而第一和第二刚度降低部件336、338可以与第一支撑塔架318不同轴并且彼此不同轴。在又另一个实施例中，支柱326以及第一和第二刚度降低特征部336、338可以与第一支撑塔架318同轴。
应当理解，本文讨论的支柱326和刚度降低特征部328的各种构造可以组合。例如，如关于图6所描述的第一支撑塔架318的构造的元件可以与如关于图7所描述的第一支撑塔架318的元件组合。这样的组合还可以包括如关于图4所讨论的支柱326和刚度降低特征部328的元件。在这样的非限制性示例中，第二塔架支撑端部324可以延伸超过平面330，以至少部分地在第二面310中限定凹部(recess)332。在相同的示例性实施例中，第一塔架端部322可以被构造成带有单个底切，其可能导致刚度降低特征部328，其与支柱326不同轴但保留了具有小于最小支柱厚度的特征部厚度的属性。
现在参考图8，呈现了用于减少安装在诸如在图中所示出的周转齿轮机构中的行星支架上的行星齿轮的偏心度的方法500的流程图。大体上，本文将参考图2-7中所示的支架300来描述方法500。行星支架可以包括侧板、中心环、多个行星销和多个支撑塔架。多个支撑塔架可以包括支柱和刚度降低特征部。虽然图8为了说明和讨论的目的描绘了以特定顺序运行的步骤，本文讨论的方法不限于任何特定顺序或排列。使用本文提供的公开内容的本领域技术人员将理解，本文公开的方法的各个步骤可以以各种方式省略、重新布置、组合和/或适应，而不脱离本公开的范围。
如图8中所示，示例性方法500包括在502处确定对于多个刚度降低特征部中的每个刚度降低特征部的特征部刚度。示例性方法500包括在504处确定对于支柱中的每个支柱的支柱刚度。支柱刚度可以大于特征部刚度。方法500可以包括在506处确定对于侧板的侧板刚度。侧板刚度可以比支柱刚度大至少10％，支柱刚度可以大于特征部刚度。示例性方法500包括在508处，在塔架轴线和侧板之间建立小于90°且大于20°的角度。应当理解，示例性方法500的上述步骤中的任何或全部都可以通过计算装置来完成，其中该方法的结果是根据上面阐述的规则产生整体行星支架的模型。备选地，应当理解，示例性方法500可以同样地应用于制造过程，引起形成符合上面阐述的规则的行星支架。
再次参考图1，大体上，发动机100可包括核心燃气涡轮发动机(总体上由附图标记114指示)和定位于其上游的风扇区段116。核心发动机114大体上可以包括限定环形入口120的基本上管状的外壳体118。此外，外壳体118可以进一步包围并支撑增压压缩机122，用于使进入核心发动机114的空气的压力增大至第一压力水平。高压多级轴流压缩机124然后可以从增压压缩机122接收加压空气，并进一步增加这种空气的压力。然后，离开高压压缩机124的加压空气可流至燃烧器126，在燃烧器126内燃料由燃料系统162喷射到加压空气流中，其中得到的混合物在燃烧器126内燃烧。高能燃烧产物从燃烧器126沿着发动机100的热气路径被引导至第一(高压，HP)涡轮128，用于经由第一(高压，HP)驱动轴130驱动高压压缩机124，并且然后至第二(低压，LP)涡轮132，用于经由第二(低压，LP)驱动轴134驱动增压压缩机122和风扇区段116，该第二驱动轴134与第一驱动轴130大体上同轴。在驱动涡轮128和132中的每一个涡轮后，燃烧产物可经由排气喷嘴136从核心发动机114排出，以提供推进喷射推力。
应当理解，每个涡轮128、130大体上可以包括一个或多个涡轮级，其中每个级包括涡轮喷嘴和下游涡轮转子。如下面将描述的，涡轮喷嘴可包括绕发动机100的中心线轴线112以环形阵列设置的多个导叶，用于使燃烧产物流转向或以其它方式引导通过涡轮级朝向对应的形成涡轮转子的部分的转子叶片的环形阵列。如通常所理解的，转子叶片可以联接到涡轮转子的转子盘，该转子盘相应地旋转地联接到涡轮的驱动轴(例如，驱动轴130或134)。
附加地，如图1中所示，发动机100的风扇区段116大体上可以包括构造成被环形风扇壳体140围绕的可旋转的轴流风扇转子138。在特定实施例中，(LP)驱动轴134可以诸如以直接驱动构造直接连接至风扇转子138。在备选构造中，(LP)驱动轴134可以经由齿轮箱137连接至风扇转子138，该齿轮箱137可以具有以间接驱动或齿轮驱动构造的周转齿轮机构200。这种减速装置可以如希望或要求的那样被包括在发动机100内的任何合适的轴/转轴之间。应当理解，齿轮箱137可以位于发动机100内的任何合适的位置，以包括LP涡轮132。
本领域普通技术人员应该理解，风扇壳体140可以被构造成由多个基本径向延伸、周向上间隔开的出口导向导叶142相对于核心发动机114被支撑。这样，风扇壳体140可包围风扇转子138及其相应的风扇转子叶片144。此外，风扇壳体140的下游区段146可在核心发动机114的外部部分上方延伸，从而限定出次级、或旁通气流导管148，其提供附加的推进喷射推力。
在发动机100的操作期间，应当理解，初始空气流(由箭头150指示)可以通过风扇壳体140的关联入口152进入发动机100。然后，空气流150穿过风扇叶片144并分成移动穿过导管148的第一压缩空气流(由箭头154指示)和进入增压压缩机122的第二压缩空气流(由箭头156指示)。第二压缩空气流156的压力然后增大并进入高压压缩机124(由箭头158指示)。在与燃料混合并在燃烧器126内燃烧之后，燃烧产物160离开燃烧器126并流动通过第一涡轮128。此后，燃烧产物160流动通过第二涡轮132并离开排气喷嘴136以提供推力用于发动机100。
图9提供了示例计算系统400的框图，该示例计算系统400代表用于实施根据本主题的示例性实施例的本文所描述的示例性方法500的计算装置。如所示，计算系统400可以包括一个或多个计算装置402。所述一个或多个计算装置402可以包括一个或多个处理器404和一个或多个存储装置406。一个或多个处理器404可以包括任何合适的处理装置，诸如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置或其它合适的处理装置。一个或多个存储装置406可以包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机可读介质、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器或其它存储装置。
一个或多个存储装置406可以储存可由一个或多个处理器404访问的信息，包括可以由一个或多个处理器404执行的计算机可读指令408。指令408可以是在由一个或多个处理器404执行时促使一个或多个处理器404运行操作的任何指令集。指令408可以是以任何合适的编程语言编写的软件，或者可以以硬件实施。在一些实施例中，指令408可以由一个或多个处理器404执行以促使一个或多个处理器404运行用于减少安装在周转齿轮机构中的行星支架上的行星齿轮的偏心度的过程，或用于实施本文所描述的其它过程中的任一过程。
一个或多个存储装置404可以进一步储存可由一个或多个处理器404访问的数据410。例如，数据410可以包括如本文所描述的待支撑的齿轮对的数量、耗散的负载、体积限制、制造过程或材料特性。根据本主题的示例实施例，数据410可以包括一个或多个表、函数、算法、模型、等式等。
一个或多个计算装置402还可以包括用于例如与系统的其它部件通信的通信接口412。通信接口412可以包括用于与一个或多个网络对接(或接口，即interfacing)的任何合适的部件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线或其它合适的部件。
本文讨论的技术参考了基于计算机的系统以及由基于计算机的系统采取的动作以及发送至或自基于计算机的系统的信息。本领域的普通技术人员将认识到，基于计算机的系统的固有灵活性允许(两个)部件之间以及(三个及以上)部件之间的任务和功能的众多种可能的构造、组合和划分。例如，可以使用单个计算装置或组合工作的多个计算装置来实施本文讨论的过程。数据库、存储器、指令和应用可以在单个系统上实施，也可以分布在多个系统上。分布式部件可以串行或并行地运行。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及运行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括带有与权利要求的字面语言有非实质性差异的等效结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求的范围内。
本发明的另外方面由以下条款的主题提供：
1.一种用于限定传动轴线的周转齿轮机构的行星支架，所述支架包括：侧板，其包括用于将所述侧板连接至旋转构件或静态结构的联接部分；中心环，其沿所述传动轴线同轴于所述侧板；多个行星销，其联接到所述中心环；和多个支撑塔架，其包括第一支撑塔架，所述第一支撑塔架具有联接至所述侧板的第一塔架端部和联接至所述中心环的第二塔架端部，所述第一支撑塔架还包括：支柱，其限定支柱刚度，和刚度降低特征部，其限定特征部刚度，所述刚度降低特征部和所述支柱沿着所述第一支撑塔架布置，其中所述特征部刚度小于所述支柱刚度。
2.根据任一前述条款所述的支架，其中，所述侧板具有侧板刚度，其中，所述侧板刚度比所述支柱刚度大10％或更多。
3. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述第一支撑塔架限定穿过所述第一塔架端部和所述第二塔架端部的塔架轴线，其中，所述塔架轴线与所述侧板形成小于90°且大于20°的角度。
4. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述支柱具有支柱横截面面积，并且所述刚度降低特征部具有特征部横截面面积，并且其中，所述特征部横截面面积小于所述支柱横截面面积。
5. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述刚度降低特征部是第一刚度降低特征部，所述第一支撑塔架还包括第二刚度降低特征部，其中，所述第一刚度降低特征部和所述第二刚度降低特征部位于所述第一支撑塔架的第一端部和第二端部处，其中所述特征部横截面面积是第一特征部横截面面积，并且所述第二刚度降低特征部具有第二特征部横截面面积，所述第二特征部横截面面积小于所述支柱横截面面积。
6. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述中心环还包括第一面和与其相对并朝向所述侧板指向的第二面，所述第二面限定平面，所述第一支撑塔架延伸超过所述平面以至少部分地限定所述第二面中的凹部。
7. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述刚度降低特征部中的每个刚度降低特征部包括网格结构。
8. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述塔架轴线与所述侧板形成小于或等于85°且大于或等于75°的角度。
9. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述塔架轴线与所述侧板形成小于75°且大于或等于60°的角度。
10. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述周转齿轮机构还包括：多个行星齿轮，其被安装成在所述多个行星销上旋转并相对于处于正交于所述传动轴线的平面限定两个对称的阵列；齿圈，其具有与所述行星齿轮啮合的至少一个内齿；和至少一个中心齿轮，其可围绕所述传动轴线旋转并与所述行星齿轮啮合。
11. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述支架形成为整体主体。
12. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述支架还包括：多个加强元件，其联接到所述侧板、所述中心环和所述支柱中的至少一个，使得合成的侧板刚度显著大于合成的支柱刚度，其大于所述特征部刚度。
13. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述中心环包括一体形成的没有任何接缝或接头的单个部段，并且其中，所述侧板包括一体形成的没有任何接缝或接头的单个部段。
14. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述多个行星销沿着相对于所述传动轴线平行且偏心的相应轴线从所述中心环沿相反的方向突出，其中，所述行星销中的每个行星销被构造成承载相应的行星齿轮，其中，所述多个行星销包括被构造成承载五对行星齿轮的五对行星销。
15. 根据任一前述条款所述的支架，其中，所述多个行星销沿着相对于所述传动轴线平行且偏心的相应轴线从所述中心环沿相反的方向突出，其中，所述行星销中的每个行星销被构造成承载相应的行星齿轮，其中，所述多个行星销包括被构造成承载七对行星齿轮的七对行星销。
16. 一种燃气涡轮发动机，包括：周转齿轮机构，所述周转齿轮机构具有行星支架，所述行星支架包括：侧板，其包括用于将所述侧板连接至旋转构件或静态结构的联接部分，中心环，其沿传动轴线同轴于所述侧板，多个行星销，其联接到所述中心环，其中，所述多个行星销沿着相对于所述传动轴线平行且偏心的相应轴线从所述中心环沿相反的方向上突出，其中，所述行星销中的每个行星销构造成承载相应的行星齿轮，其中，所述多个行星销包括多于三对且小于或等于九对的行星销，其构造成承载多于三对且小于或等于九对的行星齿轮，以及多个支撑塔架，其包括第一支撑塔架，所述第一支撑塔架具有联接至所述侧板的第一塔架端部和联接至所述中心环的第二塔架端部，所述第一支撑塔架还包括：支柱，其限定支柱刚度，以及刚度降低特征部，其限定特征部刚度，所述刚度降低特征部和所述支柱沿着所述第一支撑塔架布置，其中所述特征部刚度小于所述支柱刚度。
17. 根据任一前述条款所述的燃气涡轮发动机，其中：所述第一支撑塔架限定穿过所述第一塔架端部和所述第二塔架端部的塔架轴线，塔架轴线与所述侧板形成小于90°且大于20°的角度，所述侧板限定侧板刚度，并且所述侧板刚度比所述支柱刚度大10％。
18. 根据任一前述条款所述的燃气涡轮发动机，其中，所述支柱具有支柱横截面面积，并且所述刚度降低特征部具有特征部横截面面积，并且其中所述特征部横截面面积小于所述支柱横截面面积。
19. 一种用于减少安装在周转齿轮机构中行星支架上的行星齿轮的行星齿轮偏心度的方法，其中，所述支架包括侧板、中心环、多个行星销以及多个支撑塔架，所述支撑塔架包括支柱和刚度降低特征部，所述方法包括：确定对于所述刚度降低特征部的特征部刚度；确定对于所述支柱的支柱刚度，其中所述支柱刚度大于所述特征部刚度；确定对于所述侧板的侧板刚度，其中，所述侧板刚度比所述支柱刚度大10％或更多，所述支柱刚度大于所述特征部刚度；并且在塔架轴线和所述侧板之间建立小于90°且大于20°的角度。
20. 根据任一前述条款所述的方法，其中，所述方法还包括：形成包括整体主体的所述行星支架，其中，所述侧板刚度比所述支柱刚度大10％或更多，并且所述支柱刚度大于所述特征部刚度，并且其中所述塔架轴线与所述侧板形成小于90°并大于20°的角度。

Claims (10)

1.一种用于限定传动轴线的周转齿轮机构的行星支架，所述支架包括：
侧板，其包括用于将所述侧板连接至旋转构件或静态结构的联接部分；
中心环，其沿所述传动轴线同轴于所述侧板；
多个行星销，其联接到所述中心环；和
多个支撑塔架，其包括第一支撑塔架，所述第一支撑塔架具有联接至所述侧板的第一塔架端部和联接至所述中心环的第二塔架端部，所述第一支撑塔架还包括：
支柱，其限定支柱刚度，和
刚度降低特征部，其限定特征部刚度，所述刚度降低特征部和所述支柱沿着所述第一支撑塔架布置，其中所述特征部刚度小于所述支柱刚度。
2.根据权利要求1所述的支架，其中，所述侧板具有侧板刚度，其中，所述侧板刚度比所述支柱刚度大10％或更多。
3.根据权利要求2所述的支架，其中，所述第一支撑塔架限定穿过所述第一塔架端部和所述第二塔架端部的塔架轴线，其中，所述塔架轴线与所述侧板形成小于90°且大于20°的角度。
4.根据权利要求3所述的支架，其中，所述支柱具有支柱横截面面积，并且所述刚度降低特征部具有特征部横截面面积，并且其中，所述特征部横截面面积小于所述支柱横截面面积。
5.根据权利要求4所述的支架，其中，所述刚度降低特征部是第一刚度降低特征部，所述第一支撑塔架还包括第二刚度降低特征部，其中，所述第一刚度降低特征部和所述第二刚度降低特征部位于所述第一支撑塔架的第一端部和第二端部处，其中所述特征部横截面面积是第一特征部横截面面积，并且所述第二刚度降低特征部具有第二特征部横截面面积，所述第二特征部横截面面积小于所述支柱横截面面积。
6.根据权利要求3所述的支架，其中，所述中心环还包括第一面和与其相对并朝向所述侧板指向的第二面，所述第二面限定平面，所述第一支撑塔架延伸超过所述平面以至少部分地限定所述第二面中的凹部。
7.根据权利要求3所述的支架，其中，所述刚度降低特征部中的每个刚度降低特征部包括网格结构。
8.根据权利要求3所述的支架，其中，所述塔架轴线与所述侧板形成小于或等于85°且大于或等于75°的角度。
9.根据权利要求3所述的支架，其中，所述塔架轴线与所述侧板形成小于75°且大于或等于60°的角度。
10.根据权利要求3所述的支架，其中，所述周转齿轮机构还包括：
多个行星齿轮，其被安装成在所述多个行星销上旋转并相对于处于正交于所述传动轴线的平面限定两个对称的阵列；
齿圈，其具有与所述行星齿轮啮合的至少一个内齿；和
至少一个中心齿轮，其可围绕所述传动轴线旋转并与所述行星齿轮啮合。
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