3.Соединения в тавр

Соединения, где соединяемые детали расположены во взаимно перпендикулярны плоскостям.

Типы соединения в тавр:

1. Соединение выполнено с разделкой кромок (стыковым швом).

Опасным сечение будет в зоне термического влияния.

Рассчитываем это соединение, как соединение в стык.

При действии момента:

2. Соединение выполнено без разделки кромок угловыми швами

Угловые швы рассчитывают в опасном сечении по высоте шва(по площадке перпендикулярно нормальному сечению шва) по касательным напряжения

;

Лекция 7

Шпоночные, шлицевые соединения.

Разъемное соединение.

Все шпоночные соединения служат для передачи крутящего момента от вала на ступицу или наоборот, для фиксации деталей на валах и осях.

Типы шпонок:

1. Соединение призматическими шпонками

2. Соединение сегментными шпонками

3. Соединение шпонками-штифтами

Соединение призматическими шпонками

С тандартизованы:

d- диаметр вала

h-высота шпонки

b-ширина шпонки

l-длина шпонки

l_р - рабочая длина шпонки

-запись шпонки в конструкторской документации

1.Вал.

2. Фрагмент втулки.

Шпоночные соединения не напряженные, требуют точной обработки вала и отверстия.

Между поверхностью шпонки и паза ступицы есть зазор, шпонка входит в паз втулки.

Преимущество: относительная простота соединения

Недостатки:

1. Необходимость точной ручной подгонки соединений

2. Шпонки при перегрузках перекашиваются на валу, т.е занимают относительно неустойчивое положение.

По назначению шпонки бывают:

1. Простые шпонки для передачи только крутящего момента

2 .Направляющие шпонки, обеспечивают перемещение ступицы по отношению к валу в осевом направлении.(применяют, когда Fа по отношению к валу должна иметь перемещение) Направляющие шпонки крепят как правило на валу.

Для повышения устойчивости направляющей шпонки в пазу ее крепят винтами.

выбирают так, чтобы подшипники можно было снять без снятия шпонки.

Расчет призматических шпонок

Соединение передает крутящий момент. F_t=2T/d. Эта нагрузка стремится срезать шпонку.

1. Срез

-проверочная зависимость

2. Смятие поверхности контакта, наиболее опасная зона контакта шпонки со ступицей

;

Допустимое напряжение применяют для материала ступицы, т.к., как правило, она имеет меньшую прочность по сравнению с валом и шпонкой.

У стандартизованных шпонок размеры b и h зависят от диаметра вала. Эти размеры подобраны так, что нагрузку соединения ограничивают на напряженная среза. Поэтому на срез шпонку мы не выполняем. По напряжениям смятия шпонку только проверяют.

Определяем:

-проектная формула

Выбор шпонки:

1. По диаметру вала выбрать параметры шпонки из стандарта (h и b так как l

задана в широком диапазоне)

2. Рассчитать из проектной формулы.

3. Длину шпонки округлить в большую сторону до ближайшего стандартного значения. Длина шпонки должна быть не меньше диаметра вала.

До 50 мм на (0,2,5,8)-стандартные размеры

После 50мм-через 5

После 100мм - на 0

Сегментные шпонки

Эти соединения выполняют на концах валов.

Преимущества:

1. Не требует ручной подгонки

2. Сегментные шпонки занимают положение значительно глубже.

3. Исключает перекос осей.

Недостатки:

1. Ослаблено сечение вала, т.к глубина паза больше.

2. Ниже нагрузочная способность, чем у призматических шпонок.

Сегментность шпонки предназначена для передачи крутящего момента. Они стандартизованы. Работают на срез и на смятие.

На срез сегментную шпонку не рассчитывают, а в основе своей рассчитывают на смятие.

-для материала ступицы(втулки).

Шпонки-штифты (круглые шпонки)

1-вал

2-фрагмент втулки (ступицы)

3- штифт, шпонка.

Шпонки-штифты устанавливают на торцевые поверхности, то есть на конец вала.

Эти шпонки устанавливают в отверстие с натягом.

Отверстие исследуется в сборе, калибруется, затем устанавливаются шпонки. Соединения не стандартизированы.

Рассчитывают на смятие:

- проверочная зависимость

z-количество шпонок-штифтов.

Зубчатые шлицевые соединения.

Для фиксации деталей на валу и передачи крутящего момента применяют зубчатые шлицевые соединения.

Для фиксирования деталей на валу и передачи крутящего момента соединение подвижное, ненапряженное.

Соединения призматические многошпоночное, только шпонки выполнены заодно с валами.

z -количество выступов.

Преимущества соединения этого типа:

1. Большая нагрузочная способность (работает несколько шпонок, нагрузки распределяются более равномерно)

2. Выше усталостная прочность вала по сравнению со шпоночными соединениями

3. Соединения хорошо центрируют детали (особенно при перемещении ступицы по валу в осевом направлении под нагрузкой)

4. Лучше воспринимает ударные нагрузки

Недостаток:

1. Высокая трудоемкость

2. Высокая стоимость (Дополнительная термообработка (протягивание))

По форме профиля зуба шлицевые соединения разделяются:

1. Прямобочные шлицевые соединения

2. Эвольвентные шлицевые соединения

3. Треугольные(мало распространены) шлицевые соединения

Прямобочные шлицевые соединения –Наиболее широко распространены, стандартизированы, три серии соединений.

Отличаются высотой и числом зубьев.

1. Соединения легкой серии; z-число зубьев от 6 до 20

2. Соединения средней серии

3. Соединения тяжелой серии: h-выше и z>0

Шлицевые соединения с прямобочными зубьями различаются высотой выступов и количеством зубьев и по способу центрирования (ступицы по отношению к валу)

1. Соединение с центрированием по боковым граням(осуществляется по ширине зуба)

2 - втулка, имеет пазы

Применение:

1. Центрирование по боковым граням обеспечивает равномерное распределение нагрузки по зубьям.

2. Применяют для тяжело нагруженных деталей

Недостаток:

1. Худшее центрирование деталей

2. Ц ентрирование по наружному диаметру D.

1-вал с выступами

2-втулка, имеет пазы.

Во внутреннем диаметре имеется зазор. У такого соединения впадины выполняют протяжкой

Недостаток:

1. Прочность невысокая, но твердость ступицы не может быть высокой.

2. Более низкая несущую способность- за счет материала втулки.

Данное соединение обеспечивает более высокую соосность вала и ступицы.

Центрирование осуществляется удовлетворительно, но лучше чем центрирование по боковым граням.

3. Центрирование по внутреннему диаметру d.

В тулка может быть выполнена с достаточно высокой прочностью (закалка), ступица может быть обработана шлифовкой по внутреннему диаметру.

Преимущества:

1. Центрирование по внутреннему диаметру обеспечивает высокую центровку (наилучшая из 3)

2. Несущая способность достаточно высокая.

Шлицевые соединения с эвольвентными зубьями.

1-по боковым граням

2 - центрирование по наружному диаметру.

Особенность - боковые поверхности выступов выполнены по профилю эвольвенты( т.е. зубья выполняют по профилю эвольвенты).

Наиболее часто центруются:

1. По боковым граням

2. Центрирование по наружному диаметру в некоторых случаях.

Обрабатывают методами зубофрезирования. Высота зуба шлицов равна модулю (угол зацепления)

Преимущества:

1. Достаточно хорошо воспринимают вибрационные и ударные нагрузки

2. Имеют повышенную прочность

3. Достаточно высокая технологичность

Недостатки:

1. Высокая трудоемкость и стоимость

III С треугольными зубьями

Не стандартизованы зубья выполняют заодно с валом, во втулке – треугольные выступы. Соединение не подвижное - втулка по отношению к валу не перемещается.

Выполняют на тонкостенных втулках, а также применяется при стесненных габаритах по диаметру. Используются редко.

Лекция 8

Зубчатые передачи.

Зубчатая передача – механизм, который с помощью зубчатого зацепления передает и преобразует параметры движения с изменением частот вращения и моментов на валах.(угловой скорости)

Принцип действия основан на зацеплении пары зубчатых колес.

По расположению осей валов зубчатые передачи различают:

1. С параллельными осями, осуществляется цилиндрическими колесами с прямыми, косыми и шевронными зубьями.

2. С пересекающимися осями валов: передачи с коническими колесами с прямыми, косыми и круговыми зубьями.

3. С перекрещивающимися осями: передачи червячные.

4. Передачи цилиндрическим колесом и рейкой с прямыми и косыми зубьями. Применяют для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот.