4. Нормирование шпоночного соединения

4.1 Назначение шпоночных соединений

Шпоночные соединения предназначены для получения разъёмных соединений, передающих крутящие моменты. Они обеспечивают вращение зубчатых колес, шкивов и других деталей, монтируемых на валы по переходным посадкам в которых наряду с натягами могут быть зазоры. Размеры шпоночных соединений стандартизированы.

Особенности: в сопровождении участвуют три элемента: поверхность паза на валу, поверхность паза во втулке, поверхность шпонки.

Основной недостаток шпоночных соединений – снижение нагрузочной способности сопрягаемых деталей из –за ослабления их поперечных сечений шпоночными пазами и значительной концентрации напряжений в зоне этих пазов.

Достоинства: простота и надежность конструкции, легкость сборки и разборки соединения, невысокая стоимость.

В приборостроении применяют в основном соединения призматическими (рис.6,а), сегментными (рис.6,б) и цилиндрическими шпонками (рис.6,в). Клиновые шпонки в точных механизмах не применяют. Конструкция и форма шпонки связаны с технологичностью изготовления пазов под шпонку. Пазы на валах фрезеруют, а в ступицах – прорезают протяжками.

4.2 Расчет шпоночных соединений

Выбор посадки ведется в следующей последовательности:

1. Для заданного типа соединения и параметров( d_n = 60 мм) соответствует шпонка:

Шпонка 18х11х200 ГОСТ 23360 – 78 с посадками

2. Выбранная шпонка должна обеспечивать следующие условия:

Напряжения при смятии σ_см, Па, должно быть меньше либо равно предельно допустимому напряжению:

Напряжение при срезе τ_ср, Па, должно быть меньше либо равно предельно допустимому напряжению:

3. Напряжение при смятии σ_см :

где h - высота шпонки, м;

t₁- глубина паза во втулке, м;

l - длина шпонки, м;

b- ширина шпонки, м.

По условию (33):

Па

Условие выполняется.

4)Напряжение при срезе τ_ср :

По условию (34)

Условие выполняется.

5)Соединение шпонки с пазами вала

7. Соединение шпонки с пазами втулки

5 Расчет и выбор шлицевого соединения

5.1 Назначение и применение шлицевых соединений

Шлицевые соединения предназначены для передачи больших крутящих моментов, они имеют большую усталостную прочность, высокую точность центрирования и направления. Достигается это высокой точностью размеров, формы и расположения зубьев ( шлицев) по окружности.

В зависимости от профиля зубьев шлицевые соединения делят на прямоточные, эвольвентные и треугольные. Наибольшее распространение получили шлицевые соединения с прямоточным профилем зуба, имеющие четное число зубьев ( 6, 8, 10, 12, 16, 20). Выполняются прямоточные шлицевые соединения по ГОСТ 1139, в котором устанавливается три градации высот и чисел зубьев для одного и того же диаметра. В соответствии с этим, соединения делятся на легкую, среднюю и тяжелую. Выбор серии зависит от величины передаваемой нагрузки. Пример шлицевого соединения приведен на рис. 7.

Рисунок 8.

Исходные данные:

Тип соединения – подвижное;

d - вид центрирования;

z=8 - число шлицев;

d=52 мм внутренний диаметр;

D=58 мм наружный диаметр;

B=10мм ширина шлица;