8 Нормирование точности шлицевых соединений
8.1Общие положения
Шлицевое соединение можно рассматривать как многошпоночное соединение, в котором шпонки и пазы под них выполнены заодно с валом и ступицей (рисунок 1).
Рисунок 8.1- Шлицевое соединение вала (слева) и ступицы или втулки (справа)
Шлицевые соединения, как и шпоночные, используются для передачи крутящего момента, а также для направления перемещения деталей вдоль оси вала. Они нашли широкое применение в машиностроительной, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности. Наличие большого числа шлицев (зубьев) на валу позволяет передавать более значительные крутящие моменты по сравнению со шпоночными соединениями и обеспечивать лучшее центрирование и направление перемещения вала и ступицы.
Стандартные шлицевые соединения могут быть с прямобочным (рисунок 8.2, а), эвольвентным (рисунок 8.2, б) и треугольным (рисунок 8.2, в) профилем шлица. Число зубьев шлицевого соединения определяется нагрузкой и условиями работы.
Рисунок 8.2 – Виды шлицевых соединений
Наибольшее распространение получили соединения шлицевые с прямобочным профилем зубьев, которые характеризуются числом зубьев z, наружным диаметром D, внутренним диаметром d‚ и шириной зуба b. В зависимости от рабочих нагрузок прямобочные шлицевые соединения подразделяются на легкую, среднюю и тяжелую серии.
Шлицевые соединения называют подвижными, когда детали, насаживаемые на вал, имеют возможность осевого перемещения (например, зубчатые колеса или блоки коробок скоростей и подач, муфты сцепления) и неподвижными, если детали не могут перемещаться относительно вала.
8.2 Соединения шлицевые прямобочные
По ГОСТ 1139-80 применяют три способа центрирования отверстия ступиц колес или других деталей на шлицевом валу осуществляется при их контакте:
- по наружному диаметру шлицев D (рисунок 8.3). Это наиболее экономичный и технологичный способ, при котором радиальный зазор образуется по внутреннему диаметру d;
Рисунок 8.3 – Центрирование по наружному диаметру шлицев
Его рекомендуется использовать при повышенных требованиях к точности по соосности сопрягаемых деталей тогда, когда ступицу колеса термически не обрабатывают (закаливают) или когда ее твердость после термообработки допускает калибровку протяжкой. В этом случае центрирующие поверхности допускают точную и производительную обработку: отверстие в ступице – протягиванием, а на валу – круглым шлифованием. Его применяют для неподвижных соединений, т.к. в них отсутствует износ от осевых перемещений, а также для подвижных, воспринимающих небольшие нагрузки.
Таблица 8.1 - Рекомендуемые посадки шлицевых соединений при центрировании по наружному диаметру
Вид соединения |
D |
d |
b |
Подвижное |
|
|
|
Неподвижное |
|
|
|
Примечания: 1 Полужирным курсивом выделены предпочтительные посадки; 2 Некоторые из посадок не относятся ни к системе вала, ни к системе отверстия, так как требуются большие зазоры, чтобы осуществить центрирование. |
|||
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
- по внутреннему диаметру шлицев d (рисунок 8.4). В этом случае радиальный зазор образуется по наружному диаметру D;
Рисунок 8.4 – Центрирование по внутреннему диаметру шлицев
Его рекомендуется использовать при повышенных требованиях к точности по соосности сопрягаемых деталей тогда, когда ступица колеса должна иметь высокую твердость и ее нельзя обработать чистовой протяжкой после закалки или когда могут возникнуть значительные искривления длинных валов после термообработки. Внутренний диаметр шлицевого отверстия после термообработки шлифуют на внутришлифовальном станке, а опорную площадку на валу шлифуют на шлицешлифовальном станке.
Данный способ обеспечивает наибольшую точность по соосности сопрягаемых деталей из всех видов центрирования. Как правило, центрирование по внутреннему диаметру используется для подвижного соединения.
Таблица 8.2 - Рекомендуемые посадки шлицевых соединений при центрировании по внутреннему диаметру
Вид соединения |
D |
d |
b |
Подвижное |
|
|
|
Неподвижное |
|
; |
; |
Примечания: 1 Полужирным курсивом выделены предпочтительные посадки; 2 Некоторые из посадок не относятся ни к системе вала, ни к системе отверстия, так как требуются большие зазоры, чтобы осуществить центрирование. |
|||
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
- по боковым сторонам шлицев b (рисунок 8.5). В этом случае радиальный зазор образуется по обоим диаметрам D и d.
Рисунок 8.5 – Центрирование по боковым поверхностям шлицев
Его рекомендуется применять в том случае, когда точность совпадения осей не имеет существенного значения, но требуется обеспечить достаточную прочность соединения в эксплуатации (карданное соединение в автомобилях), или когда по условиям работы требуются минимальные зазоры по ширине шлицев (знакопеременные нагрузки, большие крутящие моменты, а также при реверсивном движении). Этот метод способствует более равномерному распределению нагрузки между зубьями, но не обеспечивает высокой точности центрирования, и поэтому его применяют редко
Таблица 8.3 - Рекомендуемые посадки шлицевых соединений при центрировании по ширине шлица
Вид соединения |
D |
d |
b |
Подвижное |
|
|
; |
Неподвижное |
|
|
|
Примечания: 1 Полужирным курсивом выделены предпочтительные посадки; 2 Некоторые из посадок не относятся ни к системе вала, ни к системе отверстия, так как требуются большие зазоры, чтобы осуществить центрирование. |
|||
;
;
;
;
;
;
;
;
Размеры прямобочных шлицев представлены в таблице 8.4.
Таблица 8.4 – Основные размеры прямобочных шлицевых соединений
по ГОСТ 1139 - 80, мм
Номинальный размер z x d x D |
z |
d, |
D, |
b, |
d1, не менее |
a, не менее |
f |
r, не более |
|
Номинальное значение |
Предельное отклонение |
||||||||
Легкая серия |
|||||||||
6x23x26 |
6 |
23 |
26 |
6 |
22,1 |
3,54 |
0,3 |
+0,2 |
0,2 |
6x26x30 |
6 |
26 |
30 |
6 |
24,6 |
3,85 |
|||
6x28x32 |
6 |
28 |
32 |
7 |
26,7 |
4,03 |
|||
8x32x36 |
8 |
32 |
36 |
6 |
30,4 |
2,71 |
0,4 |
0,3 |
|
8x36x40 |
8 |
36 |
40 |
7 |
34,5 |
3,46 |
|||
8x42x46 |
8 |
42 |
46 |
8 |
40,4 |
5,03 |
|||
8x46x50 |
8 |
46 |
50 |
9 |
44,6 |
5,75 |
|||
8x52x58 |
8 |
52 |
58 |
10 |
49,7 |
4,89 |
0,5 |
+0,3 |
0,5 |
8x56x62 |
8 |
56 |
62 |
10 |
53,6 |
6,38 |
|||
8x62x68 |
8 |
62 |
68 |
12 |
59,8 |
7,31 |
|||
10x72x78 |
10 |
72 |
78 |
12 |
69,6 |
5,45 |
|||
10x82x88 |
10 |
82 |
88 |
12 |
79,3 |
8,62 |
|||
10x92x98 |
10 |
92 |
98 |
14 |
89,4 |
10,08 |
|||
10x102x108 |
10 |
102 |
108 |
16 |
99,9 |
11,49 |
|||
10x112x120 |
10 |
112 |
120 |
18 |
108,8 |
10,72 |
|||
Средняя серия |
|||||||||
6x11x14 |
6 |
11 |
14 |
3 |
9,9 |
- |
0,3 |
+0,2 |
0,2 |
6x13x16 |
6 |
13 |
16 |
3,5 |
12,0 |
- |
|||
6x16x20 |
6 |
16 |
20 |
4 |
14,5 |
- |
|||
6x18x22 |
6 |
18 |
22 |
5 |
16,7 |
- |
|||
6x21x25 |
6 |
21 |
25 |
5 |
19,5 |
1,95 |
|||
6x23x28 |
6 |
23 |
28 |
6 |
21,3 |
1,34 |
|||
6x26x32 |
6 |
26 |
32 |
6 |
23,4 |
1,65 |
0,4 |
0,3 |
|
6x28x34 |
6 |
28 |
34 |
7 |
25,9 |
1,70 |
|||
8x32x38 |
8 |
32 |
38 |
6 |
29,4 |
- |
|||
8x36x42 |
8 |
36 |
42 |
7 |
33,5 |
1,02 |
|||
8x42x48 |
8 |
42 |
48 |
8 |
39,5 |
2,57 |
|||
8x46x54 |
8 |
46 |
54 |
9 |
42,7 |
- |
0,5 |
+0,3 |
0,5 |
8x52x60 |
8 |
52 |
60 |
10 |
48,7 |
2,44 |
|||
8x56x65 |
8 |
56 |
65 |
10 |
52,2 |
2,50 |
|||
8x62x72 |
8 |
62 |
72 |
12 |
57,8 |
2,40 |
|||
10x72x82 |
10 |
72 |
82 |
12 |
67,4 |
- |
|||
10x82x92 |
10 |
82 |
92 |
12 |
77,1 |
3,00 |
|||
10x92x102 |
10 |
92 |
102 |
14 |
87,3 |
4,50 |
|||
10x102x112 |
10 |
102 |
112 |
16 |
97,7 |
6,30 |
|||
10x112x125 |
10 |
112 |
125 |
18 |
106,3 |
4,40 |
|||
Тяжелая серия |
|||||||||
10x16x20 |
10 |
16 |
20 |
2,5 |
14,1 |
- |
0,3 |
+0,2 |
0,2 |
10x18x23 |
10 |
18 |
23 |
3 |
15/6 |
- |
|||
10x21x26 |
10 |
21 |
26 |
3 |
18,5 |
- |
|||
10x23x29 |
10 |
23 |
29 |
4 |
20,3 |
- |
|||
10x26x32 |
10 |
26 |
32 |
4 |
23,0 |
- |
0,4 |
0,3 |
|
10x28x35 |
10 |
28 |
35 |
4 |
24,4 |
- |
|||
10x32x40 |
10 |
32 |
40 |
5 |
28,0 |
- |
|||
10x36x45 |
10 |
36 |
45 |
5 |
31,3 |
- |
|||
10x42x52 |
10 |
42 |
52 |
6 |
36,9 |
- |
|||
Продолжение таблицы 8.4
Номинальный размер z x d x D |
z |
d, |
D, |
b, |
d1, не менее |
a, не менее |
f |
r, не более |
|
Номинальное значение |
Предельное отклонение |
||||||||
10x46x56 |
10 |
46 |
56 |
7 |
40,9 |
- |
0,5 |
+0/3 |
0,5 |
16x52x60 |
16 |
52 |
60 |
5 |
47,0 |
- |
|||
16x56x65 |
16 |
56 |
65 |
5 |
50,6 |
- |
|||
16x62x72 |
16 |
62 |
72 |
6 |
56,1 |
- |
|||
16x72x82 |
16 |
72 |
82 |
7 |
65,9 |
- |
|||
20x82x92 |
20 |
82 |
92 |
6 |
75,6 |
- |
|||
20x92x102 |
20 |
92 |
102 |
7 |
85,5 |
- |
|||
20x102x115 |
20 |
102 |
115 |
8 |
94,0 |
- |
|||
20x112x125 |
20 |
112 |
125 |
9 |
104 |
- |
|||
При нормировании шлицевых соединений необходимо:
- определить из расчета на прочность или назначить конструктивно внутренний диаметр соединения d;
- определить параметры шлицевого соединения и его деталей: число шлиц, наружный диаметр деталей соединения D, ширину зуба вала в (паза втулки);
- выбрать способ центрирования соединения;
- выбрать посадки по элементам шлицевого соединения;
- определить предельные отклонения размеров элементов шлицевого соединения;
- вычертить поперечные сечения шлицевого соединения, вала и втулки с указанием необходимых требований к их точности;
- построить схемы полей допусков посадок шлицевого соединения.
Обозначение шлицевых соединений
На чертежах и в технической документации шлицевые соединения условно обозначают записью, состоящей из латинских букв и цифр, указанных в такой последовательности:
- обозначение центрирующего элемента (D или d, или b);
- число зубьев Z;
- внутренний диаметр d и посадка по d (если внутренний диаметр не является центрирующим, вместо посадки указывают поле допуска втулки H11);
- наружный диаметр D и посадка по D;
- ширина зуба вала (паза втулки) b и посадка по b.
Примеры обозначения шлицевых соединений:
D – 8 ´ 32H11 ´ 36H7/js6 ´ 6F8/js7;
d – 8 ´ 32H7/g6 ´ 36H12/a11 ´ 6D9/h9;
b – 8 ´ 32H11 ´ 36H12/a11 ´ 6D9/e8.
Задача
Для заданного шлицевого соединения (таблица 4) дать графическое изображение соединения, а также сопрягаемых деталей с указанием отклонений на все элементы. Начертить схемы полей допусков на все сопрягаемые поверхности.
Таблица 4
номер варианта |
Обозначение шлицевого соединения |
номер варианта |
Обозначение шлицевого соединения |
||
1 |
d - 6 x 23 |
18 |
в – 6 х 28 х 32
х 7
|
||
2 |
Д – 6 х 26 х 30
|
19 |
в – 6 х 28 х 34
х 7
|
||
3 |
d – 8 x 32 x 36 x 6 |
20 |
d - 8 x 32 |
||
4 |
в – 10 х 92 х 98 х 14 |
21 |
Д-8 х 36х42 х7 |
||
5 |
Д – 8 х 36 х 40
|
22 |
Д-10 x 72 x 82 |
||
6 |
в – 8 х 42 х 46
х
8
|
23 |
Д 10 x 112 x 120 x 18 |
||
7 |
d-8 x 46 |
24 |
в – 10 х 82
х 92
х 12 |
||
8 |
d – 10 x 102 x 108 x 16 |
25 |
в – 8 х 42 х 48
х 8 |
||
9 |
Д – 8 x 52 x 58 x 10 |
26 |
d - 10 x 92
x 102
х 14 |
||
10 |
в-8 х 62 х 68 х 12 |
27 |
d – 8 x 46
x 54
x 9 |
||
11 |
d-10 x 72 x x 78 x 12 |
28 |
d - 8 x 62
x 72
x 12 |
||
12 |
в – 6 х 21 х 25
х 5 |
29 |
|
||
13 |
Д – 6 х 18 х 22 x 5 |
30 |
d - 10 x 16 x 20 x 2,5 |
||
14 |
d - 6 x 16 x 20 х 4 |
31 |
Д – 10 x 18 x 23
x
3 |
||
15 |
в – 6 х 11 х 14 х 3 |
32 |
в – 8 х 56 х 65 x 10 |
||
16 |
Д – 10 х 82 х 88 х 12 |
33 |
Д-8 х 36х42 х7 |
||
17 |
d - 6 x 23 x 28 x 6 |
36 |
Д – 10 х 10 х 112 x 16 |
||
x 26
x 6
х 6
x 28
х 6
х 7
x 12
x 50
x 9
Исходные данные к заданию «Выбор посадок и нормирование
точности деталей шлицевых соединений»
№ варианта |
Внутренний диаметр соединения d, мм |
Серия |
Характер соединения |
Точность центрирования |
Термообработка втулки |
№ варианта |
Внутренний диаметр соединения d, мм |
Серия |
Характер соединения |
Точность центрирования |
Термообработка втулки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
1 |
23 |
Легкая |
Под-вижное |
Невы-сокая |
– |
31 |
72 |
Средняя |
Подвижное |
Высокая |
Закалка, HRC 45…50 |
2 |
26 |
32 |
82 |
||||||||
3 |
28 |
Закалка, HRC 45…50 |
33 |
92 |
|||||||
4 |
32 |
34 |
102 |
||||||||
5 |
36 |
35 |
112 |
||||||||
6 |
42 |
Не-подвижное |
Высокая |
36 |
16 |
Тяжелая |
Не-подвижное |
Закалка, HRC 28…32 |
|||
7 |
46 |
37 |
18 |
||||||||
8 |
52 |
Закалка, HRC 28…32 |
38 |
21 |
|||||||
9 |
56 |
39 |
23 |
||||||||
10 |
62 |
40 |
26 |
||||||||
11 |
72 |
Под-вижное |
41 |
28 |
Подвижное |
Невысокая |
– |
||||
12 |
82 |
42 |
32 |
||||||||
13 |
92 |
Закалка, HRC 45…50 |
43 |
36 |
|||||||
14 |
102 |
44 |
42 |
||||||||
15 |
112 |
45 |
46 |
||||||||
16 |
11 |
Средняя |
Не-подвижное |
46 |
52 |
Не-подвижное |
Высокая |
||||
17 |
13 |
47 |
56 |
||||||||
18 |
16 |
– |
48 |
62 |
|||||||
19 |
18 |
49 |
72 |
||||||||
20 |
21 |
50 |
82 |
||||||||
21 |
23 |
Под-вижное |
Невы-сокая |
51 |
92 |
Подвижное |
Закалка, HRC 45…50 |
||||
22 |
26 |
52 |
102 |
||||||||
23 |
28 |
Закалка, HRC 45…50 |
53 |
112 |
|||||||
24 |
32 |
54 |
23 |
Легкая |
|||||||
25 |
36 |
55 |
26 |
||||||||
26 |
42 |
Не-подвижное |
Высокая |
56 |
28 |
Не-подвижное |
Закалка, HRC 28…32 |
||||
27 |
46 |
57 |
32 |
||||||||
28 |
52 |
– |
58 |
36 |
|||||||
29 |
56 |
59 |
42 |
||||||||
30 |
62 |
60 |
46 |