齿轮箱组件

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

本发明是根据美国国家航空航天局(NASA)授予的美国政府合同编号NNC15BA05B/80GRC20F0188在政府支持下完成的。美国政府可能拥有本发明的某些权利。

技术领域

本公开大体涉及用于涡轮发动机的齿轮箱组件。

背景技术

涡轮发动机通常包括布置成彼此流动连通的风扇和核心区段。涡轮发动机可包括一个或多个齿轮箱组件。

附图说明

前述和其他特征和优点将从以下更具体的对各种示例性实施例的描述中显而易见，如附图中所示，其中相似的参考数字通常表示相同的、功能相似的和/或结构相似的元件。

图1是根据本公开的实施例的沿涡轮发动机的中心线轴线截取的涡轮发动机的示意性横截面图。

图2是根据本公开的另一个实施例的另一个涡轮发动机的示意图。

图3是根据本公开的实施例的沿齿轮箱组件的中心线轴线截取的用于涡轮发动机的齿轮箱组件的示意性横截面侧视图。

具体实施方式

通过考虑以下详细描述、附图和权利要求，本公开的附加特征、优点和实施例被阐明或显而易见。此外，本公开的前述概述和以下详细描述均是示例性的并且旨在提供进一步解释而不限制所要求保护的本公开的范围。

下面详细讨论本公开的各种实施例。虽然讨论了具体实施例，但这只是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以使用其他组件和配置。

如本文所用，术语“第一”和“第二”可互换使用以将一个部件与另一个部件区分开来并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。

术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。

术语“联接”、“固定”、“附接”、“连接”等是指直接联接、固定、附接或连接，以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定、附接或连接，除非本文另有说明。

除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”包括复数指代。

如本文所用，术语“轴向”和“轴向地”指的是基本平行于涡轮发动机的中心线延伸的方向和取向。此外，术语“径向”和“径向地”指的是基本垂直于涡轮发动机的中心线延伸的方向和取向。此外，如本文所用，术语“周向”和“周向地”指的是绕涡轮发动机的中心线呈弧形延伸的方向和取向。

如本文所用，“刚性的”或“刚度”是物体响应于施加在物体上的力而抵抗变形的程度。物体越刚性的，物体的柔性越差。同样，物体越柔性的，物体的刚性越差。

如本文所用，物体的“柔性的”或“柔度”是物体能够在径向方向上移动或弯曲而不断裂的量。柔度越大(例如，刚度越低)，物体能够在径向方向上移动而不断裂的量就越大。柔度越低(例如，刚度越大)，物体能够在径向方向上移动而不断裂的量就越低。

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可以允许变化而不会导致与之相关的基本功能发生变化的任何定量表示。因此，由诸如“大约”，“近似”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构建部件和/或系统或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在单个值、值的范围和/或定义值的范围的端点中处于百分之一、二、四、十、十五或二十的裕度内。

涡轮发动机可以配置为齿轮发动机。齿轮发动机包括用于将动力从涡轮轴传递到主风扇的动力齿轮箱。通常，此类齿轮箱可包括太阳齿轮、多个行星齿轮和环形齿轮。太阳齿轮与多个行星齿轮啮合并且多个行星齿轮与环形齿轮啮合。在操作中，齿轮箱将从以第一速度操作的涡轮轴传递的扭矩传递到以较低的第二速度旋转的风扇轴。例如，扭矩通过太阳齿轮传递到多个行星齿轮，并传递到环形齿轮。多个行星齿轮可包括复合齿轮，使得多个行星齿轮各自包括第一级和第二级。复合齿轮是具有同轴对齐的多个齿轮的齿轮。复合齿轮的每个齿轮称为“级”。

当组装动力齿轮箱时，齿轮径向对齐。如果齿轮在齿轮箱内紧密排列，则齿轮在齿轮箱操作期间不能移动。在制造过程中，齿轮可能不会绕中心线完全径向对齐。因此，当扭矩通过齿轮箱传递时，多个行星齿轮上的来自太阳轮的负载不均匀地分配到各个行星齿轮。这样，一个行星齿轮比其他行星齿轮承受更多的负载，并且齿轮可能变得不平衡。目前的齿轮箱在轴上使用柔性隔膜，允许太阳轮、多个行星齿轮或环形齿轮“浮动”，这样齿轮在操作期间可以移动或可以径向偏转，并在各个齿轮之间基本均匀地分配负载。然而，这种具有太阳齿轮、多个行星齿轮和环形齿轮的齿轮箱布置相对较大，并且比较重，这种齿轮箱仅允许相对较高的齿轮比(例如，输出速度远低于输入速度)。此外，目前的齿轮箱利用单排轴承(例如，具有单排滚珠的滚珠轴承或具有单排滚子元件的滚子轴承)来提供轴上的倾覆力矩刚度和径向刚度。然而，当轴向负载和径向负载是高负载或恒定负载时，这种布置可能无法充分提供倾覆力矩刚度或径向刚度来抵消轴向负载和径向负载。例如，当牵引力大到轴承元件或轴承座圈可能变形时，对于特定尺寸和特定速度的轴承是高负载的。

因此，本公开的实施例提供了一种改进的齿轮箱组件，与没有受益于本公开的齿轮箱组件相比，该齿轮箱组件允许较低的齿轮比。本公开的实施例包括两个太阳齿轮并且没有环形齿轮。因此，与没有受益于本公开的齿轮箱组件相比，本公开的齿轮箱组件减小了齿轮箱组件的尺寸并且提供了减轻的重量。本公开的齿轮箱组件使用复合行星齿轮，每个复合行星齿轮包括两个行星齿轮级。复合行星齿轮与柔性轴(例如，输入轴和输出轴)上的两个太阳齿轮刚性安装。例如，输入轴包括第一太阳齿轮并且输出轴包括第二太阳齿轮。输入轴和输出轴均包括刚性部分和从刚性部分轴向延伸的柔性部分。柔性部分具有比刚性部分的柔度更大的柔度，如下文进一步详述。柔性部分包括低于刚性部分的刚度的刚度。

柔性部分的柔度允许太阳齿轮“浮动”和径向偏转，使得通过齿轮箱组件的负载基本上均匀地从太阳齿轮分布到行星齿轮。例如，本公开的齿轮箱组件通过提供具有径向柔度的输入轴和输出轴来允许太阳齿轮浮动，使得太阳齿轮上的恢复径向力是在操作期间来自相应行星齿轮的传递负载的百分比。输入轴和输出轴的柔度被调节成使得太阳齿轮径向位置恢复力大约为相应行星齿轮径向传递负载的百分之二十或更小。这样，输入轴和输出轴允许太阳齿轮在行星齿轮的位置质心内重新定心或径向重新对齐。浮动太阳齿轮将负载基本相等地传递到行星齿轮上以在齿轮上产生改进的应力，并且因此与没有受益于本公开的齿轮箱相比，提高齿轮和齿轮箱的寿命。柔性部分的柔度通过柔性部分从刚性部分悬臂伸出而实现，柔性部分的直径小于刚性部分的直径，柔性部分的壁厚小于刚性部分的壁厚，柔性部分具有与刚性部分不同的弹性模量，柔性部分具有与刚性部分不同的刚度，或其组合。前后双轴承提供附加的柔度。例如，轴从双轴承悬臂伸出，使得太阳齿轮是悬臂的并且可以在径向方向上偏转，如上文详述的。

双轴承克服不利的低推力和径向负载条件，同时提供对显著周期性推力负载(例如，包括推力交叉)的鲁棒性。在操作期间，太阳齿轮经历负载变化，例如连续低径向负载(例如，1G和不平衡)、具有间歇性花键锁止推力负载的连续低/无压力平衡推力负载和倾覆力矩。本公开的实施例提供主要的柔度(例如，悬臂太阳齿轮)和次要的柔度(例如，提供倾覆力矩刚度和内座圈轴系发夹的双轴承)以解决负载变化，如下文进一步详述。齿轮可以是直齿轮、斜齿轮或双斜齿轮。行星齿轮由滚子轴承或轴颈轴承支撑。与没有受益于本公开的齿轮箱组件相比，本公开的齿轮箱组件提供具有用于更高功率应用的直列配置的更低齿轮比。

现在参考附图，图1是根据本公开的实施例的沿涡轮发动机10的中心线轴线截取的涡轮发动机10的示意性横截面图。如图1所示，涡轮发动机10限定轴向方向A(平行于纵向中心线轴线12延伸以供参考)和正交于轴向方向A的径向方向R。通常，涡轮发动机10包括风扇区段14和布置在风扇区段14的下游的核心涡轮发动机16。

所示的核心涡轮发动机16通常包括外壳体18，外壳体18基本上是管状的并且限定了环形入口20。如图1所示，外壳体18以串联流动关系包围压缩机区段21、燃烧区段26、涡轮区段27和喷射排气喷嘴区段32，压缩机区段21包括增压器或低压(LP)压缩机22，其后下游是高压(HP)压缩机24，涡轮区段27包括高压(HP)涡轮28，其后下游是低压(LP)涡轮30。高压(HP)轴34或线轴将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24，以使HP涡轮28和HP压缩机24一致地旋转。低压(LP)轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22，以使LP涡轮30和LP压缩机22一致地旋转。压缩机区段21、燃烧区段26、涡轮区段27和射流排气喷嘴区段32一起限定核心空气流动路径。

涡轮发动机10包括一个或多个动力齿轮箱，也称为齿轮箱组件46。例如，涡轮发动机10包括第一齿轮箱组件46a和第二齿轮箱组件46b。第一齿轮箱组件46a联接到风扇轴45和LP轴36，如下文进一步详述。第二齿轮箱组件46b联接到LP轴36并且可以联接到电机组件，以用于向LP轴36提供机械动力或用于产生电力，如下文进一步详述。

对于图1中描绘的实施例，风扇区段14包括风扇38(例如，可变桨距风扇)，其具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如图1所示，风扇叶片40大体沿径向方向R从盘42向外延伸。由于风扇叶片40可操作地联接到配置成共同地一致地改变风扇叶片40的桨距的致动构件44，每个风扇叶片40相对于盘42绕俯仰轴线P能够旋转。风扇叶片40、盘42和致动构件44经由风扇轴45一起可绕中心线轴线12旋转，风扇轴45由跨第一齿轮箱组件46a的LP轴36提供动力。第一齿轮箱组件46a在图1中示意性地示出。第一齿轮箱组件46a包括多个齿轮，用于调节风扇轴45的转速，并因此调节风扇38相对于LP轴36的转速以达到更有效的风扇转速。

仍然参考图1的示例性实施例，盘42被可旋转的风扇轮毂48覆盖，该可旋转的风扇轮毂48具有空气动力学轮廓，以促进气流通过多个风扇叶片40。此外，风扇区段14包括环形风扇壳体或机舱50，其周向地围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。机舱50由多个周向间隔开的出口导向轮叶52相对于核心涡轮发动机16支撑。此外，机舱50的下游区段54在核心涡轮发动机16的外部分上方延伸，以在其间限定旁通气流通道56。

在涡轮发动机10的操作期间，一定体积的空气58通过机舱50和/或风扇区段14的入口60进入涡轮发动机10。随着一定体积的空气58穿过风扇叶片40时，空气的第一部分62被引导或导向到旁通气流通道56中，并且空气的第二部分64被引导或导向到核心空气流动路径的上游区段中，或者更具体地，到LP压缩机22的环形入口20中。空气的第一部分62和空气的第二部分64之间的比率通常称为旁通比。空气的第二部分64的压力然后随着空气的第二部分64被导向通过HP压缩机24并进入燃烧区段26而增加，在燃烧区段26中高压空气与燃料混合并燃烧，以提供燃烧气体66。

燃烧气体66被导向到HP涡轮28中并通过HP涡轮28膨胀，在HP涡轮28中，来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能经由联接到外壳体18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴34的HP涡轮转子叶片70的顺序级提取，从而导致HP轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。燃烧气体66然后被导向到LP涡轮30中并通过LP涡轮30膨胀。在此，来自燃烧气体66的第二部分热能和/或动能经由联接到外壳体18的LP涡轮定子轮叶72和联接到LP轴36的LP涡轮转子叶片74的顺序级提取，从而导致LP轴36旋转，从而经由第一齿轮箱组件46a支持LP压缩机22的操作和风扇38的旋转。

燃烧气体66随后被导向通过核心涡轮发动机16的喷射排气喷嘴区段32，以提供推进推力。同时，随着空气的第一部分62在从涡轮发动机10的风扇喷嘴排气部分76排出之前被导向通过旁通气流通道56，空气的第一部分62的压力显著增加，也提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30和喷射排气喷嘴区段32至少部分地限定用于引导燃烧气体66通过核心涡轮发动机16的热气体路径78。

图1中描绘的涡轮发动机10仅作为示例。在其他示例性实施例中，涡轮发动机10可具有任何其他合适的配置。例如，在其他示例性实施例中，风扇38可以以任何其他合适的方式配置(例如，作为固定桨距风扇)并且可以进一步使用任何其他合适的风扇框架配置来支撑。此外，在其他示例性实施例中，可提供任何其他合适数量或配置的压缩机、涡轮、轴或其组合。在其他示例性实施例中，本公开的方面可以结合到任何其他合适的涡轮发动机中，例如涡轮风扇发动机、桨扇发动机、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和/或涡轮轴发动机。

图2是根据本公开的另一个实施例的另一个涡轮发动机210的示意图。涡轮发动机210包括与涡轮发动机10(图1)相同的许多部件和功能。涡轮发动机210包括核心涡轮发动机216。核心涡轮发动机216包括与图1中描述的核心涡轮发动机16相同或相似的许多部件。然而，涡轮发动机210是涡轮螺旋桨发动机，这样涡轮发动机210包括螺旋桨238而不是如图1所示的风扇38。涡轮发动机210可以是任何类型的涡轮发动机，如上所述，并且可以作为涡轮发动机10(图1)实施。涡轮风扇布置中的核心涡轮发动机216的入口位于发动机的后端。在一些实施例中，核心涡轮发动机216的入口位于发动机的前端。

涡轮发动机210包括包围核心涡轮发动机216的壳体218(在图2中示意性示出)、电机组件202和齿轮箱组件246。壳体218的前部分218a包围核心涡轮发动机216，并且壳体218的后部分218b包围电机组件202和齿轮箱组件246。机舱250周向地围绕壳体218并且提供用于将涡轮发动机210联接到飞行器的主体。核心涡轮发动机216的轴(例如，LP涡轮轴)通过如图1中所述的动力齿轮箱使螺旋桨238旋转。核心涡轮发动机216的动力齿轮箱被认为是第一齿轮箱组件并且齿轮箱组件246被认为是第二齿轮箱组件。这样，涡轮发动机210包括多个齿轮箱组件。

电机组件202通过齿轮箱组件246联接到驱动轴236，如下文进一步详述。驱动轴236将螺旋桨238联接到核心涡轮发动机216。例如，驱动轴236可以是LP轴36，如图1中所描述的。电机组件202通常包括固定地联接到驱动轴236(例如，通过齿轮箱组件246)的转子204和保持静止的定子206。另外，电机组件202包括用于将定子206或转子204电连接到电源或功率吸收器的电线。电机组件202被描述为内转子电机组件(例如，转子204位于定子206的径向内侧的电机组件202)。在一些实施例中，电机组件202是外转子电机组件，其中定子206位于转子204的径向内侧。电机组件202可具有任何合适的配置，包括例如轴向通量配置。

电机组件202包括发电机和电动机。例如，电机组件202可以作为从涡轮发动机210产生电力的发电机操作(例如，利用驱动轴236的旋转来产生电力)。替代地，电机组件202可以作为向涡轮发动机210增加机械动力的电动机操作(例如，以驱动或辅助驱动驱动轴236)。以此方式，电机组件202向涡轮发动机210提供、提取、传输和/或转换机械功率和电力或从涡轮发动机210提供、提取、传输和/或转换机械功率和电力。在一些实施例中，电机组件202是提供能量以启动涡轮发动机210的全电启动马达。在一些实施例中，电机组件202向涡轮发动机210或安装有涡轮发动机210的相应飞行器的任何数量的机械或电气系统提供电力。例如，电机组件202可以为仪器、计算机、传感器、附件等提供电力。图2示出齿轮箱组件246和电机组件202安装在涡轮发动机210的后部分中。在一些实施例中，齿轮箱组件246和电机组件202安装在涡轮发动机210的前部分中。齿轮箱组件246和电机组件202可根据需要安装在涡轮发动机210中的任何位置。

图3是根据本公开的实施例的沿齿轮箱组件346的中心线轴线312截取的齿轮箱组件346的示意性横截面侧视图。齿轮箱组件346可用于涡轮发动机10(图1)或涡轮发动机210(图2)。例如，齿轮箱组件346可用作第一齿轮箱组件46a(图1)、第二齿轮箱组件46b(图1)或齿轮箱组件246(图2)。齿轮箱组件346包括复合对称布置的齿轮组件347。例如，齿轮组件347包括具有多级的一个或多个复合齿轮。齿轮组件347包括第一太阳齿轮352、多个行星齿轮354(图2中仅可见其中一个)和第二太阳齿轮356。为清楚起见，仅示出齿轮的一部分。齿轮箱组件346是星型齿轮箱布置，其中行星架380是固定和静止的。在这种布置中，风扇38(图1)或驱动轴236(图2)由第二太阳齿轮356驱动。

第一轴336联接到第一太阳齿轮352。第一轴336联接到涡轮区段27(图1)或联接到电机组件(图2)。例如，第一轴336联接到LP轴36(图1)或联接到转子204(图2)。在第一太阳齿轮352的径向外侧并与其相互啮合的是多个行星齿轮354，它们联接在一起并由行星架380支撑。行星架380支撑并且约束多个行星齿轮354，使得多个行星齿轮354不一起绕第一太阳齿轮352旋转，同时使多个行星齿轮354中的每个行星齿轮能够绕其自身的轴线313旋转。齿轮箱组件346不包括环形齿轮。相反，第二太阳齿轮356与多个行星齿轮354啮合，使得多个行星齿轮354将扭矩传递到第二太阳齿轮356，以旋转第二太阳齿轮356。第二轴345联接到第二太阳齿轮356使得第二太阳齿轮356的旋转引起第二轴345旋转。第二轴345联接到风扇轴45(图1)或联接到驱动轴236(图2)。齿轮箱组件346是直列式齿轮箱组件，使得第二轴345设置成与第一轴336轴向成一直线。第一太阳齿轮352包括第一太阳齿轮直径353，第一太阳齿轮直径353小于第二太阳齿轮356的第二太阳齿轮直径357。

多个行星齿轮354中的每一个都是复合齿轮，其包括联接在一起并由副轴364支撑的第一级行星齿轮360和第二级行星齿轮362。第一级行星齿轮360包括第一级行星齿轮直径361，第一级行星齿轮直径361大于第二级行星齿轮362的第二级行星齿轮直径363。第一太阳齿轮352、多个行星齿轮354和第二太阳齿轮356中的每一个包括围绕它们的外周的齿轮齿，以与其他齿轮相互啮合。例如，齿轮齿可以是正齿轮齿、斜齿轮齿、双斜齿轮齿或任何类型的齿轮齿布置。第一级行星齿轮360与第一太阳齿轮352啮合，并且第二级行星齿轮362与第二太阳齿轮356啮合。齿轮(例如，第一太阳齿轮352、第二太阳齿轮356、第一级行星齿轮360和第二级行星齿轮362)的直径提供1.4∶1至4∶1之间的齿轮比。这样，与没有受益于本公开的齿轮箱组件相比，齿轮箱组件346允许较低的齿轮比。因此，与没有受益于本公开的齿轮箱组件相比，第二轴345的转速更接近地匹配第一轴336的转速(例如，反之亦然)。

多个行星齿轮354中的每一个都由多个滚子轴承385支撑在行星架380内。多个滚子轴承385大体上是圆柱形的并且允许多个行星齿轮354相对于行星架380旋转。在一些实施例中，多个滚子轴承385可以是滚珠轴承。多个滚子轴承385包括第一组滚子轴承385a和第二组滚子轴承385b。第一组滚子轴承385a位于多个行星齿轮354的前端，并且第二组滚子轴承385b位于多个行星齿轮354的后端。润滑系统向多个滚子轴承385供应润滑剂(例如，油)。图3示出了四个滚子轴承385，但是相应的行星齿轮354可以根据需要包括任何数量的滚子轴承385。行星架380是刚性构件，使得多个行星齿轮354在齿轮箱组件346的操作期间基本上不轴向移动或基本上不径向移动。

第一轴336包括第一轴刚性部分336a和从第一轴刚性部分336a轴向延伸的第一轴柔性部分336b。第一轴柔性部分336b具有比第一轴刚性部分336a的柔度更大的柔度。这样，第一轴柔性部分336b比第一轴刚性部分336a在径向方向上移动或偏转更大的量。换句话说，第一轴刚性部分336a比第一轴柔性部分336b更刚性，使得第一轴刚性部分336a的惯性矩大于第一轴柔性部分336b的惯性矩，并且第一轴刚性部分336a在径向方向上的移动不如第一轴柔性部分336b那么多。因此，第一轴柔性部分336b的刚度小于第一轴刚性部分336a的刚度。第一轴柔性部分336b的柔度被调整为使得第一太阳齿轮352的径向位置恢复力大约为相应行星齿轮354的径向传递负载的百分之二十(20％)或更小。以此方式，第一轴柔性部分336b允许第一太阳齿轮352在多个行星齿轮354的位置质心内重新定心或径向重新对齐。

第一轴336是中空轴，包括第一轴壁337，第一轴壁337限定了穿过第一轴336的中心孔。第一轴壁337包括第一轴壁第一部分337a和第一轴壁第二部分337b。第一轴壁第一部分337a限定第一轴壁第一厚度339。第一轴壁第二部分337b限定第一轴壁第二厚度341。第一轴壁第二厚度341小于第一轴壁第一厚度339。第一轴刚性部分336a包括第一轴刚性部分直径371(例如，第一轴刚性部分336a的外径)。第一轴柔性部分336b包括第一轴柔性部分直径373(例如，第一轴柔性部分336b的外径)。第一轴柔性部分直径373小于第一轴刚性部分直径371。

可以调节第一轴柔性部分336b的柔度以提供第一轴柔性部分336b的期望柔度，使得第一太阳齿轮352可以浮动(例如，可以相对于第一轴刚性部分336a在径向方向上移动)，以根据需要将负载分配到多个行星齿轮354上。例如，第一轴柔性部分336b的惯性矩被选择为不同于(例如，小于)第一轴刚性部分336a的惯性矩，使得第一轴柔性部分336b具有比第一轴刚性部分336a的柔度更大的柔度。以此方式，通过改变第一轴柔性部分直径373、通过改变第一轴柔性部分336b的长度、通过改变第一轴壁第二厚度341或其组合来调整第一轴柔性部分336b的柔度，以实现相对于第一轴刚性部分336a的期望柔度。在一些实施例中，第一轴柔性部分336b的材料(例如，弹性模量)不同于第一轴刚性部分336a的材料(例如，弹性模量)，以实现期望柔度。

第二轴345包括第二轴刚性部分345a和从第二轴刚性部分345a轴向延伸的第二轴柔性部分345b。第二轴柔性部分345b具有比第二轴刚性部分345a的柔度更大的柔度。这样，第二轴柔性部分345b比第二轴刚性部分345a在径向方向上移动或偏转更大的量。换言之，第二轴刚性部分345a比第二轴柔性部分345b更刚性，使得第二轴刚性部分345a的惯性矩大于第二轴柔性部分345b的惯性矩，并且第二轴刚性部分345a不像第二轴柔性部分345b那样在径向方向上移动那么多。因此，第二轴柔性部分345b的刚度小于第二轴刚性部分345a的刚度。第二轴柔性部分345b的柔度被调整为使得第二太阳齿轮356的径向位置恢复力大约为相应行星齿轮354的径向传递负载的百分之二十(20％)或更小。以此方式，第二轴柔性部分345b允许第二太阳齿轮356在多个行星齿轮354的位置质心内重新定心或径向重新对齐。

第二轴345是中空轴，包括第二轴壁348，第二轴壁348限定了穿过第二轴345的中心孔。第二轴壁348包括第二轴壁第一部分348a和第二轴壁第二部分348b。第二轴壁第一部分348a限定第二轴壁第一厚度349。第二轴壁第二部分348b限定第二轴壁第二厚度351。第二轴壁第二厚度351小于第二轴壁第一厚度349。第二轴刚性部分345a包括第二轴刚性部分直径375(例如，第二轴刚性部分345a的外径)。第二轴柔性部分345b包括第二轴柔性部分直径377(例如，第二轴柔性部分345b的外径)。第二轴柔性部分直径377小于第二轴刚性部分直径375。

可以调节第二轴柔性部分345b的柔度，以提供第二轴柔性部分345b的期望柔度，使得第二太阳齿轮356可以浮动(例如，可以相对于第二轴刚性部分345a在径向方向上移动)，以根据需要将负载分配到多个行星齿轮354上。例如，第二轴柔性部分345b的惯性矩被选择为不同于(例如，小于)第二轴刚性部分345a的惯性矩，使得第二轴柔性部分345b具有比第二轴刚性部分345a的柔度更大的柔度。以此方式，通过改变第二轴柔性部分直径377、通过改变第二轴柔性部分345b的长度、通过改变第二轴壁第二厚度351或其组合来调整第二轴柔性部分345b的柔度，以实现期望柔度。在一些实施例中，第二轴柔性部分345b的材料(例如，弹性模量)不同于第二轴刚性部分345a的材料(例如，弹性模量)，以实现期望柔度。

齿轮箱组件346包括第一双轴承382和第二双轴承384。第一双轴承382位于第二双轴承384的后方。第一双轴承382支撑第一轴336并且第二双轴承384支撑第二轴345。第一双轴承382包括第一组轴承元件386a和第二组轴承元件386b。根据需要，第一组轴承元件386a和第二组轴承元件386b可包括任何数量的轴承元件。第一双轴承382经由一个或多个第一联动装置390联接到行星架380(例如，固定的和静止的)。第二双轴承384包括第一组轴承元件388a和第二组轴承元件388b。根据需要，第一组轴承元件388a和第二组轴承元件388b可包括任何数量的轴承元件。第二双轴承384经由一个或多个第二联动装置392联接到行星架380(例如，固定的和静止的)。图3示出轴承元件386a、386b、388a、388b是滚珠轴承。在一些实施例中，轴承元件386a、386b、388a、388b是圆柱滚子轴承。

第一轴336对齐，使得第一双轴承382在第一轴刚性部分336a和第一轴柔性部分336b之间的过渡处支撑第一轴336。以此方式，第一轴336和太阳齿轮352从第一双轴承382悬臂伸出(例如，第一轴柔性部分336b是悬臂的)。例如，第一轴柔性部分336b从第一轴刚性部分336a轴向延伸并且第一轴柔性部分336b从第一轴刚性部分336a悬臂伸出。与没有受益于本公开的轴相比，以这种方式悬臂的第一轴336提供了第一轴336的附加柔度。附加柔度允许第一太阳齿轮352浮动，使得负载根据需要通过第一太阳齿轮352分配到多个行星齿轮354。与单个轴承相比，第一双轴承382提供附加的支撑。例如，第一双轴承382在径向方向和轴向方向上为第一轴336提供支撑。第一双轴承382提供为第一双轴承382提供附加支撑的倾覆力矩刚度。例如，通过提供第一组轴承元件386a和第二组轴承元件386b，第一双轴承382对由于第一太阳齿轮352的径向运动而引起的第一轴336的倾覆力矩作出反应。因此，第一双轴承382保持第一太阳齿轮352相对于多个行星齿轮354的轴向位置，同时为不利的转子动力学提供倾覆力矩刚度和径向刚度(例如，当轴向负载和径向负载低或间歇时)。例如，用于轴承的特定尺寸和特定速度的低负载是当牵引力不显著时，使得轴承元件“打滑”或滑动而不是滚动。轴承元件的反复打滑会导致轴承失效。

类似地，第二轴345对齐，使得第二双轴承384在第二轴刚性部分345a和第二轴柔性部分345b之间的过渡处支撑第二轴345。这样，第二轴345和第二太阳齿轮356从第二双轴承384悬臂伸出(例如，第二轴柔性部分345b是悬臂的)。例如，第二轴柔性部分345b从第二轴刚性部分345a轴向延伸并且第二轴柔性部分345b从第二轴刚性部分345a悬臂伸出。与没有受益于本公开的轴相比，以这种方式悬臂的第二轴345提供了第二轴345的附加柔度。附加柔度允许第二太阳齿轮356浮动，使得负载可以根据需要通过第二太阳齿轮356分配到多个行星齿轮354。与单个轴承相比，第二双轴承384提供附加的支撑。例如，第二双轴承384在径向方向和轴向方向上都为第二轴345提供支撑。第二双轴承384提供为第二双轴承384提供附加支撑的倾覆力矩刚度。例如，通过提供第一组轴承元件388a和第二组轴承元件388b，第二双轴承384对由于第二太阳齿轮356的径向运动而引起的第二轴345的倾覆力矩作出反应。因此，第二双轴承384保持第二太阳齿轮356相对于多个行星齿轮354的轴向位置，同时为不利的转子动力学提供倾覆力矩刚度和径向刚度(例如，当轴向负载和径向负载低或间歇时)。

如上所述，与没有受益于本公开的齿轮箱组件相比，本公开的实施例减小了齿轮箱组件的总体尺寸并且提供了更低的齿轮比。因此，本文所述的实施例减少了齿轮箱组件的重量，并且因此减少了涡轮发动机的总重量。因此，与没有受益于本公开的齿轮箱组件和涡轮发动机相比，本公开的实施例提供涡轮发动机在将流体流中的动能转换成涡轮轴中的机械能方面的改进效率，并且提供更高的功率。

进一步的方面由以下条项的主题提供。

一种齿轮箱组件包括第一齿轮、第二齿轮和多个行星齿轮。第一齿轮联接到第一轴，所述第一轴包括第一轴刚性部分和第一轴柔性部分，所述第一轴柔性部分包括比所述第一轴刚性部分的柔度更大的柔度，使得所述第一齿轮相对于所述第一轴刚性部分在径向方向上移动。所述第二齿轮联接到第二轴，所述第二轴包括第二轴刚性部分和第二轴柔性部分，所述第二轴柔性部分包括比所述第二轴刚性部分的柔度更大的柔度，使得所述第二齿轮相对于所述第二轴刚性部分在所述径向方向上移动。所述多个行星齿轮中的每个行星齿轮与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合，所述第一齿轮和所述第二齿轮在所述径向方向上移动，以在所述多个行星齿轮上基本相等地分配负载。

根据前述条项所述的齿轮箱组件，所述第一齿轮是第一太阳齿轮并且所述第二齿轮是第二太阳齿轮。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述多个行星齿轮中的每个行星齿轮包括第一级行星齿轮和第二级行星齿轮，所述第一级行星齿轮与所述第一齿轮啮合并且所述第二级行星齿轮与所述第二齿轮啮合。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第一轴柔性部分包括第一轴柔性部分直径，所述第一轴柔性部分直径小于所述第一轴刚性部分的第一轴刚性部分直径。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第二轴柔性部分包括第二轴柔性部分直径，所述第二轴柔性部分直径小于所述第二轴刚性部分的第二轴刚性部分直径。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第一轴柔性部分从所述第一轴刚性部分悬臂伸出。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第二轴柔性部分从所述第二轴刚性部分悬臂伸出。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，进一步包括支撑所述第一轴的第一轴承，所述第一轴从所述第一轴承悬臂伸出。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，进一步包括支撑所述第二轴的第二轴承，所述第二轴从所述第二轴承悬臂伸出。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第一轴承是第一双轴承并且所述第二轴承是第二双轴承。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第一轴是涡轮发动机的输入轴，并且所述第二轴是所述涡轮发动机的输出轴。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第一齿轮包括第一齿轮直径并且所述第二齿轮包括第二齿轮直径，所述第一齿轮直径小于所述第二齿轮直径。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述齿轮箱组件不包括环形齿轮。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第一级行星齿轮包括第一级行星齿轮直径，所述第一级行星齿轮直径大于所述第二级行星齿轮的第二级行星齿轮直径。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第一轴刚性部分包括第一轴壁第一厚度并且所述第一轴柔性部分包括第一轴壁第二厚度，所述第一轴壁第二厚度小于所述第一轴壁第一厚度。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第二轴刚性部分包括第二轴壁第一厚度并且所述第二轴柔性部分包括第二轴壁第二厚度，所述第二轴壁第二厚度小于所述第二轴壁第一厚度。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第一轴柔性部分的弹性模量不同于所述第一轴刚性部分的弹性模量。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，所述第一轴柔性部分的弹性模量不同于所述第一轴刚性部分的弹性模量。

根据前述条项中任一项所述的齿轮箱组件，扭矩可通过所述齿轮箱组件从所述第一轴传递到所述第二轴。

一种涡轮发动机包括第一轴、第二轴和齿轮箱组件。所述齿轮箱组件包括第一齿轮、第二齿轮和多个行星齿轮。所述第一齿轮联接到所述第一轴，所述第一轴包括第一轴刚性部分和第一轴柔性部分，所述第一轴柔性部分包括比所述第一轴刚性部分的柔度更大的柔度，使得所述第一齿轮相对于所述第一轴刚性部分在径向方向上移动。所述第二齿轮联接到所述第二轴，所述第二轴包括第二轴刚性部分和第二轴柔性部分，所述第二轴柔性部分包括比所述第二轴刚性部分的柔度更大的柔度，使得所述第二齿轮相对于所述第二轴刚性部分在所述径向方向上移动。所述多个行星齿轮中的每个行星齿轮与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合，所述第一齿轮和所述第二齿轮在所述径向方向上移动，以将负载基本相等地分配在所述多个行星齿轮上。

根据前述条项所述的涡轮发动机，所述第一齿轮是第一太阳齿轮并且所述第二齿轮是第二太阳齿轮。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述多个行星齿轮中的每个行星齿轮包括第一级行星齿轮和第二级行星齿轮，所述第一级行星齿轮与所述第一齿轮啮合并且所述第二级行星齿轮与所述第二齿轮啮合。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第一轴柔性部分包括第一轴柔性部分直径，所述第一轴柔性部分直径小于所述第一轴刚性部分的第一轴刚性部分直径。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第二轴柔性部分包括第二轴柔性部分直径，所述第二轴柔性部分直径小于所述第二轴刚性部分的第二轴刚性部分直径。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第一轴柔性部分从所述第一轴刚性部分悬臂伸出。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第二轴柔性部分从所述第二轴刚性部分悬臂伸出。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，进一步包括支撑所述第一轴的第一轴承，所述第一轴从所述第一轴承悬臂伸出。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，进一步包括支撑所述第二轴的第二轴承，所述第二轴从所述第二轴承齿轮悬臂伸出。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第一轴承是第一双轴承并且所述第二轴承是第二双轴承。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第一齿轮包括第一齿轮直径并且所述第二齿轮包括第二齿轮直径，所述第一齿轮直径小于所述第二齿轮直径。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述齿轮箱组件不包括环形齿轮。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第一级行星齿轮包括第一级行星齿轮直径，所述第一级行星齿轮直径大于所述第二级行星齿轮的第二级行星齿轮直径。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第一轴刚性部分包括第一轴壁第一部分厚度并且所述第一轴柔性部分包括第一轴壁第二部分厚度，所述第一轴壁第二部分厚度小于所述第一轴壁第一部分厚度。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第二轴刚性部分包括第二轴壁第一部分厚度并且所述第二轴柔性部分包括第二轴壁第二部分厚度，所述第二轴壁第二部分厚度小于所述第二轴壁第一部分厚度。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第一轴柔性部分的弹性模量不同于所述第一轴刚性部分的弹性模量。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第一轴柔性部分的弹性模量不同于所述第一轴刚性部分的弹性模量。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，所述第一轴是输入轴，并且所述第二轴是输出轴。

根据前述条项中任一项所述的涡轮发动机，扭矩可通过所述齿轮箱组件从所述第一轴传递至所述第二轴。

尽管前面的描述针对本公开的优选实施例，但是其他变化和修改对于本领域技术人员将是显而易见的并且可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下进行。此外，结合本公开的一个实施例描述的特征可以结合其他实施例使用，即使上面没有明确说明。