齿轮功率分流传动技术是指将输入功率分成若干条支路传递，并在末端汇流、输出的一种齿轮传动技术。齿轮功率分流传动系统具有终级减速比大、传动级数少、传动效率高、使用可靠、噪声小和重量轻等特点，在直升机传动系统和舰船传动装置等领域具有广阔的应用前景。本文梳理国内外齿轮功率分流传动技术的研究现状，指出其未来发展方向。
1、齿轮功率分流传动研究现状
根据结构特点，齿轮功率分流传动主要分为平行轴齿轮、行星齿轮、星型齿轮和相交轴齿轮四类齿轮功率分流传动，其国内外研究现状如下。
平行轴齿轮功率分流传动
平行轴齿轮功率分流传动是一种输入轴和输出轴的轴线平行的传动方式，通常由多组平行的直齿轮或斜齿轮构成。平行轴齿轮功率分流传动具有系统稳定性强、噪声低、结构简单紧凑、传动末端具有较高的减速比以及能降低能量损耗等优点。
Majid等对具有平衡梁的齿轮分流系统进行了数学建模，研究了其动态特性。Kubur等建立了平行轴斜齿轮传动的动力学模型，研究了轴尺寸、轴承刚度等参数对动力学特性的影响。Kartik等基于偏转模型的齿轮啮合接触分析方法，建立了转矩分流多级齿轮传动系统的动力学误差分析模型，研究了几何参数对动态传动误差的影响规律。Douglas等对转矩分流式齿轮的设计进行了探讨，确定了齿轮材料强度、齿轮模数、轮齿宽度对效率的影响。Yuriy等将多路齿轮分流传动系统应用于军用直升机 CH-53K，并进行了弹性扭转轴传动系统的静、动态均载特性等方面的实验。
国内的马辉提出了一种平行轴系齿轮转子系统有限元建模方法，分析了平行轴系齿轮转子系统在多种模态耦合下的固有特性。董皓等建立了两路功 率分流系统的静力学模型，采用轮齿几何接触分析和承载接触分析方法对齿轮副实际啮合过程进行了仿真。杨振等采用集中质量法，分析了平行轴分流齿轮传动系统的运动学和动力学性能，得到了其固有模态和外部激励响应。赵天宇等建立了多平行轴式人字齿轮功率分流传动系统的非线性动力学模型，并对动态误差波动、齿轮动态啮合力和齿轮中心运动轨迹等参数进行了分析。
行星齿轮功率分流传动
行星齿轮传动一般为多个行星轮与中心齿轮相啮合，是一种典型的、应用广泛的齿轮功率分流传动结构。行星齿轮功率分流传动的特点是体积小、质量轻、承载能力强、结构紧凑，每个齿轮承受载荷较小，适用于传动比较大的工况。
Kahraman建立了行星齿轮传动系统的平移-扭转耦合模型，研究了在时变啮合刚度、啮合误差、齿侧间隙和阻尼等因素下，中心构件的浮动对系统振动以及齿轮的啮合和安装误差对系统动态特性的影响。Kim 等根据行星轮系的载体针孔位置误差，分析了输入载荷对行星齿轮均载的影响。Kim 等通过试验研究了行星齿轮箱转矩对行星齿轮载荷分布的影响，结果表明增大行星齿轮箱的扭矩能够改善啮合负载系数。Götz等在不同太阳轮转速的情况下考察了不同载荷下的动态均载行为，提出了考虑工况条件下行星齿轮箱设计的建议。
国内的袁茹等针对浮体支撑刚度对行星齿轮功率分流平衡的影响进行了研究，采用遗传算法对 2K-H 行星齿轮传动进行了动态优化设计，对功率分流不均衡进行了改善。Zhang等分析了行星齿轮传动系统的均载特性，推导了其平均载荷系数的计算公式。Xu等分析了多浮动部件行星齿轮系统的支承刚度、齿轮位置误差、外部输入负载等因素对动载荷分配的影响。张丽娜以单级和二级行星齿轮传动系统为研究对象，分析了系统的动态特性。
星型齿轮功率分流传动
在发动机中，多采用星型齿轮系统来实现功率分流。星型齿轮功率分流传动采用多个星轮进行负载分配，具有体积小、重量轻、承载能力强、运动平稳、抗冲击和振动性能好等优点。
Krantz对 Comanche直升机中一种双路星型分流减速器进行了均载试验，分析了系统的均载性能，并进行了实验验证。吉野正信等对星型齿轮系统的浮轮自定中心运动轨迹及其与输入扭矩之间的关系进行了理论和试验研究，阐明了自定心轨迹、施加的力矩与轨迹的关系。Jarchow 等实测了星型齿轮传动中所有构件的浮动支承，对比分析了不同支承类型的均载系数。Singh对星型轮系进行了动力学建模，并对其载荷分配特性进行了分析，推导出了存在位置误差情况下预测星轮载荷分配行为的封闭形式的方程。
国内的Jing等建立了基于多级星型轮系尺寸结构与动力学特性的齿轮模型，得出了系统的耦合振动特征。莫帅等分析了涡扇发动机星型齿轮传动系统及二级星型齿轮传动系统的载荷分配机理，得出了不同误差对系统载荷分配均匀性的影响。魏静等研究了柔性销轴式人字齿星型轮系的均载特性，得出了不同柔性轴销结构以及系统工况参数对系统均载性能的影响规律。Hao等分析了二级星型齿轮传动各部件的偏心误差和安装误差对系统负载特性的影响，发现基本构件的浮动有利于星轮间的负载分配。
相交轴齿轮功率分流传动
相交轴齿轮功率分流传动主要包括锥齿轮功率分流传动以及面齿轮功率分流传动两类。
锥齿轮功率分流传动具有结构尺寸小、承载能力高、传动平稳和传递功率大等特点，用于转速较高或结构紧凑的场合，在汽车、航空及船舶方面应用广泛。国内外在锥齿轮功率分流传动方面研究的文献非常少，尤其是国外的公开文献更是鲜见。谷建功等对不同工作状态下的功率分流传动系统进行了研究，提出了一种新型弧齿锥齿轮功率分流传动系统，分析了系统在各安装误差作用下的功率分流情况。Du等在功率流闭环特性的基础之上，提出了一种新型螺旋锥齿轮功率分流传动系统的负载均衡分析方法，为分析齿轮传动闭环功率流的负载分布提供了一种新途径。
面齿轮功率分流传动在直升机传动系统中具有独特的优越性，美国军方在其主导的 ART、TRP、ERDS 和 RDS-21计划中均开发了相应的面齿轮分流传动系 统。此外，Pias等设计了一种包含多个输入轴、具有独立的均载机构的面齿轮分流传动系统，提高了系统的可靠性和寿命。Gmirya等也设计了一种含有多个输入轴的面齿轮分支传动系统，其二级面齿轮副包含4个同轴安装的面齿轮和2个小轮，可实现功率的多路径分流。Litvin等通过有限元分析，表明了面齿轮分流传动的扭矩分配精度可达 99%。Heath 等开展了面齿轮分流传动的验证研究，结果表明面齿轮分流传动系统可有效改善系统的功重比、重量、可靠性。国内的靳广虎等分析了双输入面齿轮-圆柱齿轮两级分流系统的均载特性、固有频率。付学中等建立了一般性面齿轮分流传动系统的静力学扭矩分配模型，分析了安装误差、输入载荷等因素对均载特性的影响。
2、未来研究展望
虽然国内外在平行轴齿轮、行星齿轮、星型齿轮和相交轴齿轮功率分流传动方面取得了相当可观的研究成果，但仍然有如下研究工作有待于开展：
(1)对于包含人字齿轮平行轴分流传动系统的多级传动、多自由度、精细化快速建模及其动态均载特性的研究还有所欠缺。
(2)目前行星、星型齿轮功率分流传动系统的研究主要是围绕单级展开的，而对于多级式分流行星、星型齿轮的研究较少。
(3)相交轴齿轮功率分流传动系统，尤其是面齿轮分流传动系统，其均载机理和均载设计研究亟待深入，已成为应用中的主要障碍。
3、结论
本文总结了国内外平行轴、行星、星型和相交轴四类齿轮功率分流传动技术的研究现状，并针对现有研究不足提出了未来研究方向。本文工作可为齿轮功率分流传动技术后续的研究工作提供一定的参考作用。
参考文献略.