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3D打印用于制造刚度平衡的行星架

摘要:

周转齿轮系经常用于燃气涡轮发动机的减速齿轮箱中,是由中心轮,行星轮和行星架组成的。然而,行星齿轮系的行星齿轮架可能易于发生扭转挠曲,其中,行星架在负载下绕其中心轴线扭转,从而导致行星齿轮的各个旋转轴线失去与行星架的中心轴线的平行度,对齿轮系的效率和寿命产生负面影响。

根据3D科学谷的市场研究,普惠加拿大通过新的设计寻求改进,使得行星架提供更加平衡的刚度,从而允许在减速级的每个行星齿轮的两侧上的载荷分布更加均匀。

周转齿轮系经常用于燃气涡轮发动机的减速齿轮箱中,是由中心轮,行星轮和行星架组成的。然而,行星齿轮系的行星齿轮架可能易于发生扭转挠曲,其中,行星架在负载下绕其中心轴线扭转,从而导致行星齿轮的各个旋转轴线失去与行星架的中心轴线的平行度,对齿轮系的效率和寿命产生负面影响。

根据3D科学谷的市场研究,普惠加拿大通过新的设计寻求改进,使得行星架提供更加平衡的刚度,从而允许在减速级的每个行星齿轮的两侧上的载荷分布更加均匀。

block 更平衡

       普惠开发了一种限定中心纵向轴线的行星齿轮系,该行星齿轮系包括中心太阳齿轮,外齿圈和多个行星齿轮,这些行星齿轮安装到行星架,行星齿轮绕各自的行星旋转。至少在行星架和外齿圈,太阳轮,外齿圈和行星架之间的旋转运动与中心纵轴同心,行星架包括具有与纵轴同心的中心管状部分的行星架主体。

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来源:US10760677B2

        齿轮轴,行星齿轮设置成与中央太阳齿轮和外齿圈啮合,行星架包括与纵向轴线同心的中央设置的扭矩传递联轴器,并且在扭矩传递的轴向端具有扭矩传递点联轴器,第一和第二行星架板从扭矩传递联轴器径向延伸,第一和第二行星架板彼此平行并轴向间隔开,以在第一和第二行星架上的对齐齿轮安装点处支撑行星齿轮之间的行星齿轮行星架。

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图中40通过增材制造实现结构一体化制造。来源:US10760677B2

       行星齿轮架包括扭矩传递联轴器与纵轴同心地设置在中央,而承载板从扭矩传递联轴器径向向外布置,这些承载板在轴向上彼此间隔开,并通过中心连杆与扭矩传递联轴器连接,中心连杆径向外端终止于承载板的径向外周边,以使中心链节完全径向分布。

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来源:US10760677B2

       普惠的行星架具有更好的平衡刚度,从而具有更均匀的载荷分布,可以进一步优化齿轮的耐久性。行星架还可以帮助改善齿轮系的动力重量比。行星齿轮架是整体的,根据3D科学谷的市场观察,3D打印-增材制造为这种结构一体化零件提供了制造方式,这种行星齿轮架适用于具有单个减速级,双重减速级或具有多于两个减速级的齿轮系的齿轮箱或齿轮系,普惠开发的齿轮系和齿轮箱构造不仅仅适用于燃气涡轮发动机,还具备其他领域的应用可行性。

block Review

       3D打印一体化结构是一种具有代表性的为增材制造而设计(Design for additive manufacturing,DfAM)的结构。以增材制造的思维去设计时,需要突破以往通过铸造、压铸、机械加工制造所带来的思维限制,这个过程是充满挑战的。

      3D打印在实现一体化结构方面并非是一枝独秀的制造技术。减少建造时间,运营成本,制造成本,工厂占地面积,工厂运营成本,工具成本和/或设备数量,在2019年夏季,特斯拉发布了专利“用于车架和相关方法的多方向一体式铸造机”,该专利公开了特斯拉计划用于Y型的新型铸造机。通过压铸,特斯拉将从70个零件减少到4个零件,然后是1个零件,从而减轻重量,改善MBH,降低成本并大大减少资本支出适用于过去将70个零件放在一起的所有机器人。

     结构一体化带来了直观经济效益,每个特斯拉工厂都将安装同一台用于Y型的单件铸造机,这将显着提高Y型的质量,提高生产速度并降低成本。这将使特斯拉能够降低其汽车价格,并加速向全球所有汽车市场的扩展。

        不管是通过3D打印来实现,还是通过压铸或者其他的制造技术,结构一体化,正在成为竞争道路上的一个重量级的筹码。


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