一种轮边齿轮系、轮边结构、大速比驱动车桥及全地面起重机的制作方法

本发明属于工程机械，具体涉及一种轮边齿轮系、轮边结构、大速比驱动车桥及全地面起重机。

背景技术：

1、目前，超大吨位全地面起重机主要应用于风电吊装。风电场多位于山区、丘陵等地带，这些地带常有大坡度的路面，对起重机的爬坡能力有较高要求。超大吨位全地面起重机完成一次风电吊装后，需要携带全部支腿、吊臂、超起等部件进行重载转场，到下一个风电机组位置作业。重载转场时整车重量往往超过150吨，这对起重机的重载行驶能力提出了较高要求。为满足上述需求，超大吨位全地面起重机应具有很强的驱动能力。

2、在使用断开式车桥的超大吨位全地面起重机中，动力系统输出的扭矩传递到车桥的主减速器上，主减速器通过自身的齿轮传动机构，将扭矩传递到轮边上。轮边通过自身的齿轮传动机构，将输入扭矩放大，然后通过固定在轮边上的轮胎，将动力作用在地面上，地面的反作用力驱动整车前进。

3、速比，是衡量传动机构增大扭矩能力的参数，传动机构的输出扭矩等于输入扭矩乘以速比。因此，可以通过增大轮边的速比，来增大车桥的速比，进而增大轮边的输出扭矩，增大超大吨位全地面起重机的驱动能力。

4、如图1所示，现有技术方案的轮边结构，包括：法兰盘20右侧与主减速器的输出法兰盘相连，左侧通过第一万向节19与轮边半轴18相连。轮边半轴18通过第二万向节17与外半轴13相连，外半轴13的左端加工有外花键。太阳轮12内圈加工有花键齿，用于与外半轴13左端的外花键配合；外半轴13左端加工有凹槽，卡簧11放置在凹槽中，用于防止太阳轮12相对于外半轴13沿轴向窜动。太阳轮12外圈加工有齿轮轮齿，用于与行星轮7啮合。系杆9固定装配在轮毂15上，并支撑行星轮7，二者之间有一圈滚针8，可以减小行星轮7旋转时产生的摩擦力。螺栓3和螺母5将轮辋2、内壳体4、轮毂15固定连接在一起，系杆9与轮毂15、内壳体4、轮辋2、轮胎1固定连接在一起。内齿圈齿轮6与转向节16固定连接在一起。

5、起重机行驶时，主减速器的输出扭矩经过法兰盘20、第一万向节19、轮边半轴18、第二万向节17和外半轴13，传递到太阳轮12上，太阳轮12高速转动，带动行星轮7既绕着系杆9的轴线自转，也绕着内齿圈齿轮6的轴线公转。行星轮7的公转带动系杆9同步转动，系杆9与轮毂15、内壳体4、轮辋2、轮胎1固定连接在一起，共同绕着内齿圈齿轮6的轴线转动，转动角速度等于行星轮7公转的角速度，进而驱动起重机前进。

6、太阳轮12、行星轮7、系杆9组成齿轮系，可以起到增大扭矩的作用。通过对轮系传动比进行计算可知，行星轮7与太阳轮12的齿轮圆半径比越大，齿轮系的传动比就越大，即轮边的速比越大，车桥的速比也就越大。

7、起重机行驶过程中，会因为转弯等原因受到侧向力作用，为了避免因受侧向力挤压或拉伸而损坏，轮边半轴18通常设计有一定的伸缩余量。当轮边半轴18的长度发生微小变化时，会带动太阳轮12左右窜动，太阳轮左侧的垫片10和右侧的垫圈14，具有耐磨减振功能，可以起到保护作用。

8、经上述分析，现有技术方案的轮边的行星轮7与太阳轮12的齿轮圆半径比越大，轮边的速比就越大。为了得到大速比的轮边，有两种方法：一是增大行星轮7的半径，二是减小太阳轮12的半径。使用第一种方法，需要增大内齿圈齿轮6、内壳体4、轮毂15的尺寸和质量。这会增加轮边质量和非簧载质量，增加成本并且影响整车行驶稳定性和安全性。使用第二种方法，需要减小太阳轮12内花键的直径和外半轴13外花键的直径。外半轴13整体的尺寸和重量比较大，如果将左端外花键直径加工的比较小，需要设计较为复杂的工装夹具，并且需要高精度的设备。因为外半轴13左端花键直径小，所以花键齿的数量少，单个花键齿承受的扭矩比较大，容易因过载而出现断齿现象。为了提高外半轴13左端花键的强度，外半轴13应选择高强度的材料。考虑到外半轴13的尺寸比较大，选用高强度材料会大幅提高制造成本。通过上述分析可知，难以将轮边的速比设计的比较大，因此难以得到大速比车桥。

技术实现思路

1、发明目的：为解决难以将轮边的速比设计的比较大，难以得到大速比车桥的问题，本发明提出了一种轮边齿轮系、轮边结构、大速比驱动车桥及全地面起重机，本发明通过优化太阳轮和外半轴的结构，增大行星轮的直径，在轮边尺寸、重量、制造成本基本不变的前提下，得到大速比的轮边和车桥，提高超大吨位全地面起重机的驱动能力。

2、技术方案：一种轮边齿轮系，包括太阳轮和行星轮，所述太阳轮的左端上加工有用于与行星轮啮合的外齿轮，该太阳轮的右端内圈加工有用于与轮边动力输入轴的外花键配合的内花键；所述外齿轮与行星轮啮合的位置与所述内花键与外花键配合的位置在轴线方向错开。

3、进一步的，所述外齿轮的直径不必大于内花键的直径。

4、本发明还公开了一种轮边结构，包括太阳轮、行星轮和外半轴；

5、所述太阳轮的左端上加工有用于与行星轮啮合的外齿轮，该太阳轮的右端内圈加工有内花键；该太阳轮的中间加工有通孔；

6、所述外半轴的左端上加工有外花键，该外半轴的左端面上加工有螺纹孔；

7、该太阳轮的内花键与外半轴的外花键配合连接，且该太阳轮利用螺栓和通孔与外半轴的左端面固定；

8、所述外齿轮与行星轮啮合的位置与所述内花键与外花键配合的位置在轴线方向错开。

9、进一步的，所述外齿轮的直径不大于内花键的直径。

10、进一步的，轮边结构还包括：内壳体、内齿圈齿轮、滚针、系杆、轮毂、转向节、第二万向节、轮边半轴、第一万向节和法兰盘；

11、所述法兰盘的右侧与主减速器的输出法兰盘连接，该法兰盘的左侧通过第一万向节与轮边半轴相连，所述轮边半轴通过第二万向节与外半轴的右端相连；

12、所述系杆固定装配在轮毂上，且该系杆通过滚针与行星轮接触，用于支撑行星轮；

13、所述系杆、轮毂、内壳体、轮辋和轮胎固定连接在一起；

14、所述转向节与车架保持相对静止，所述内齿圈齿轮与转向节固定连接在一起，该内齿圈齿轮与行星轮啮合；

15、在太阳轮的带动下，行星轮绕着系杆的轴线自转，也绕着内齿圈齿轮的轴线公转。

16、进一步的，轮边结构还包括垫片和垫圈；所述垫片设置在太阳轮的左侧，所述垫圈设置在太阳轮的右侧。

17、进一步的，所述轮边半轴为具有伸缩余量的结构。

18、进一步的，所述内齿圈齿轮的半径等于太阳轮的外齿轮半径与行星轮的直径之和。

19、本发明还公开了一种大速比驱动车桥，包括轮边结构；所述轮边结构为上述公开的一种轮边结构。

20、本发明还公开了一种全地面起重机，包括大速比驱动车桥，所述大速比驱动车桥为上述公开的一种大速比驱动车桥。

21、有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

22、(1)本发明的轮边通过对太阳轮的结构进行优化，将太阳轮左右两部分的结构采用不同的形式，太阳轮的左侧为外齿轮，与行星轮啮合；太阳轮的右侧为内花键，与外半轴左端的外花键配合连接。太阳轮的这种结构使得齿轮啮合位置与花键配合位置在轴线方向错开，相互之间不占用径向空间，减小太阳轮的外齿轮直径，不需要减小花键直径，也不需要减小花键齿的数量，花键齿过载折断的风险大大降低；本发明通过设计更小的太阳轮的外齿轮直径，得到速比更大的轮边和车桥；

23、(2)本发明的内齿圈齿轮的半径等于太阳轮的齿轮半径与行星轮的直径的和，在内齿圈齿轮尺寸不变的情况下，太阳轮齿轮半径减小，行星轮直径随之增大，行星轮与太阳轮的半径比增大，齿轮系传动比增大，轮边速比增大，车桥速比增大；本发明在不增加内齿圈齿轮、内壳体、轮毂的尺寸和重量的前提下，即可增大轮边和车桥的速比；

24、(3)本发明的太阳轮与外半轴的花键连接处花键齿过载折断的风险小，无需通过选用高强度材料来提高外半轴花键的强度，大大减小制造成本。