斜齿轮轴向力对轴承的严重影响！！！

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圆锥滚子轴承、角接触轴承，都存在面对面配置和背对背配置的问题，对应的是力作用点的位置变化不同。很显然，接触角越大，则轴承的力作用点越偏离轴承的几何中心。
对于角接触轴承而言，后置代号C、AC、B代表了接触角的大小：

7xxx C：接触角15度
7xxx AC：接触角25度
7xxx B：接触角40度

最大接触角40度的7xxx B系列，其力作用点已经在轴承外面了。

对于圆锥滚子轴承而言，313xx系列属于大锥角，其力作用点也是偏离到最外侧，这可以从轴承参数表的计算系数e和Y反映出来，e最大Y最小

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下面来谈谈行星齿轮输入轴，也就是太阳轮轴的轴承配置。

众所周知，行星齿轮需要保证各功率支路的均载，常用的办法是太阳轮浮动结构，在这种经典结构中，太阳轮实际上没有轴承支承，完全靠空间对称分布的行星轮来支撑，而转矩则是由齿形联轴器来传递的，这种结构自然要求齿轮是直齿轮，因为斜齿轮产生的轴向力没办法解决。

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对于26楼图示的斜齿轮结构，显然无法用齿形联轴器的均载方案，一般推荐采用柔性轴的方案，也就是故意设计成细长的输入轴，使得在不平衡径向力的作用下，太阳轮易于移动（轴挠度引起），从而起到自动均载的作用。

为了避免齿轮偏转，推荐不要采用悬臂轴，而采用简支轴......

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简支柔性轴实现起来有些难度，增加一个轴承不说，而且这个轴承还需要安装在行星架当中，轴承内外圈都在旋转。

类似简支柔性轴的结构是著名的“柔性销”技术，这个技术在风电行星齿轮增速箱中首先申请专利并获得采用，但是其用于传递转矩不多见，因此太阳轮轴采用柔性销有风险。






柔性销在行星减速器中的应用.pdf (452.64 KB, 下载次数: 12)

2021-7-22 16:28 上传

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在经典的采用齿形联轴器且太阳轮为直齿的均载结构中，有双联齿轮联轴器和单联齿轮联轴器结构，后者并没有措施防止太阳轮倾斜偏转，为什么要苛求柔性轴结构为简支梁形式呢？从另一个侧面来说，简支梁固然减少了悬臂梁的太阳轮倾斜偏转问题，但是其径向变形的刚度也增加了，也就是太阳轮径向移动的难度也加大了，这又削弱了浮动均载的效果，一正一反的效果孰占优还真不好说！

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鉴于太阳轮轴的径向力理论上完全抵消，因此主要承受轴向力，而且多个行星轮的轴向力叠加到太阳轮上，导致太阳轮所受的轴向力很大，另一方面，太阳轮一般是作为输入轴，转速也是最高的，这样的话太阳轮轴的轴承选用颇为关键。

如果减速箱要承受双向扭矩，那么太阳轮所受的轴向力也将是双向的。选用两个角接触轴承（包括圆锥滚子轴承）当然是可以的，但是占用空间以及花费成本均不占优势，为此可以设计成仅用一个四点接触球轴承，内外圈均双向固定。

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四点接触球轴承要求轴向力是径向力的120%以上，以便形成2点接触的正常工作状态，否则轴承发热严重。

单轴承以及细长轴的结构，使得太阳轮的径向刚度最小化，也就是径向浮动的灵敏度达到最高，这是利于均载的，当然倾斜偏转的刚度也最小化，太阳轮的倾斜偏转实际上只能靠齿轮啮合接触力来自行均衡。

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实际使用的结果表明，四点接触轴承由于是双半内圈的结构，还解决了轴承的装配难题，在装配方面具有普通角接触球轴承难以匹及的优点。

如果选用2个圆锥滚子轴承，由于内外圈可分离，装配问题也可以解决，但是圆锥滚子轴承的高速运转性能不及四点接触球轴承，且需要使用两个圆锥滚子轴承。

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细长轴的结构，除了增加柔性以外，还有一个重要的考虑是齿轮制造的公艺性，也就是滚刀、砂轮的让刀空间要足够。

另外一个问题，如果轴上只有一个轴承，则计算时会出现不收敛的警告，为此可以在轴上随便增加一个弱轴承，使得计算能够正常进行，而实物上是没有这个辅助轴承的。

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很多人极力反对满装圆柱滚子轴承承受轴向力，其实大可不必。

如果套圈无挡边的话，想承受轴向力也不可得；反之，既然套圈上有挡边，那天生我材必有用，承受适当的轴向力是允许的。如果能够将圆锥滚子轴承换成满装圆柱滚子轴承，这将可能大大简化齿轮箱的结构，降低成本。

事实上，按照SKF的计算，甚至可以得到滚子端面形成流体动压油膜时的承载能力，这应该是很安全的载荷。