Зубчатые (шлицевые) соединения

Шлицевоесоединение можно рассматривать как многошпоночное, у которого шпонки выполнены как одно целое с валом, напоминая зубья. В шлицевом соединении профиль сечения зубьев имеет прямоугольную, эвольвентную или треугольную форму. Размеры шлицевых соединений, а также допуски на них стандартизованы.

Наибольшее распространение имеют прямоугольные и эвольвентные зубчатые соединения.

Зубья на валах получают фрезерованием, строганием или накатыванием. Зубья в отверстиях получают протягиванием или долблением. При отделке зубья шлифуют. Шлицевые соединения могут быть подвижными (установка блока шестерен коробок скоростей) или неподвижными (неподвижное закрепление деталей на шлицевом валу).

Стандартом предусмотрены три серии соединений: легкая, средняя и тяжелая. У соединений тяжелой серии зубья выше, а их число больше, что позволяет передавать большие нагрузки.

Соединения с прямобочными зубьямивыполняют с центрированием: а) по боковым граням; б) по наружному диаметру; в) по внутреннему диаметру. При выборе способа центрирования руководствуются следующим.

· Центрирование по диаметрам D или d обеспечивает высокую соосность вала и ступицы по сравнению с центрированием по боковым граням.

· Центрирование по боковым граням b обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по зубьям. Его применяют при тяжелых условиях работы (ударные и реверсивные нагрузки и др.).

Условные обозначения прямобочного шлицевого соединения составляют из обозначения поверхности центрирования (D, d или b), числа зубьев z, номинальных размеров d х D (а также обозначения посадок по центрирующему размеру). Например,

обозначает восьмишлицевое соединение с центрированием по внутреннему диаметру d с размерами d = 36 мм и D = 40 мм с посадкой по центрирующему диаметру H7/g6.

Соединения с эвольвентными зубьямипредпочтительны при больших диаметрах валов, когда для нарезания зубьев в отверстии и на валу могут быть использованы технологические способы, применяемые для зубчатых колес. Центрирование – по боковым граням (рис.а), или наружному диаметру вала (рис.б). Наиболее распространен первый способ.

В отличие от зубчатых колес угол профиля эвольвентных зубьев увеличен до 30º, а высота уменьшена до 0,9…1,0 модуля (что связано с отсутствием перекатывания).

ЛЕКЦИЯ №23

Если шлицевое соединение нагружено только вращающим моментом, то проверку прочности осуществляют по напряжениям смятия.

,

где Т – номинальный вращающий момент (наибольший из длительно действующих); k_з = 0,7…0,8 – коэффициент неравномерности нагрузки по зубьям; f – размер фаски; z – число зубьев; d_cp – средний диаметр соединения

h – рабочая высота зуба:

.

l – рабочая длина зубьев.

Для эвольвентных зубьев:

; ; m – модуль зубьев.

Допускаемое напряжение смятия выбирается по таблицам.

Достоинства шлицевых соединений.

· Детали, смонтированные на шлицевых валах, лучше центрируются и имеют более точное направление при перемещении вдоль оси вала.

· Вал ослабляется значительно меньше, чем при шпоночном соединении, что позволяет передавать большие вращающие моменты.

· При динамических нагрузках шлицевые соединения обладают более высокой прочностью, чем шпоночные, из-за меньшей концентрации напряжений.

За счет больших площадей контакта между рабочими поверхностями зубьев (шлиц) напряжения смятия меньше, чем у шпоночных соединений. В настоящее время для зубчатых соединений, нагруженных поперечной силой, ведут расчет на износ в дополнение к расчету на смятие.

Вопросы для самоподготовки

1. Преимущества шлицевого соединения по сравнению со шпоночным соединением.

2. Конструкция зубчатых (шлицевых) соединений и критерии их работоспособности.

3. Проверка шлицевого соединения по напряжениям смятия.

Профильные соединения

Под бесшпоночными или фасонно-профильными соединениями понимают соединения с поверхностью контакта, имеющей плавный некруглый профиль без шпонок и заменяющих их зубьев.

Профиль бесшпоночного соединения получают обработкой их методом копирования на токарных и фрезерных станках. Достоинства этих соединений:

· Отсутствие значимых источников концентрации напряжений кручения.

· Самоцентрирование соединения.

Затруднение: с оборудованием и изготовлением, непригодность для работы в условиях перемещений под нагрузкой, большие распорные усилия и слабая расчетная база.

Поиск по сайту: