2.9 Шлицевые (зубчатые) соединения

Шлицевые (зубчатые) соединения вал — ступица (рисунок 2.28 ) представляют собой соединения, образуемые выступами-зубьями на валу, вхо­дящими во впадины соответствующей формы в ступице. Эти соединения можно представить как многошпоночные, у которых шпонки выполнены за одно целое с валом.

Шлицевые соединения имеют по сравнению со шпоночными следующие преимущества:

а) большую несущую способность при одинаковых габаритах из-за значительно большей рабочей поверх­ности и равномерного распределения давления по высоте зубьев;

б) большую усталостную прочность вала, чем вала со шпоноч­ными канавками;

в) детали на валах лучше центрируются и имеют лучшее направление при пере­движении вдоль вала.

а – прямобочное; б – эвольвентное; в – с треугольными шлицами

Рисунок 2.28– Виды шлицевых соединений

Зубчатые соединения применяют в качестве неподвижных для постоянного соединения ступицы с валом, подвижных без нагрузки, например для переключения шестерен, и подвижных под нагруз­кой.

2.9.1 Прямобочные шлицевые соединения

В настоящее время имеют наибольшее распространение (в общем машинострое­нии ). Профиль очерчивается окружностью выступов, окружностью впадин и прямыми, образующими на валу выступы-зубья постоянной толщины. ГОСТ 1139—80 предусматривает соединения трех серий:

- легкой при наружных диаметрах

с числом зубьев в зависимости от диаметра ;

- средней при

- тяже­лой при

Зубчатые соединения различают по системе цент­рирования ступицы валу (рисунок 2.29):

а) по боковым граням;

б) по наружному диаметру;

в) по внутреннему диаметру.

а – наружному диаметру; б – по внутреннему диаметру; в – по боковым граням; г – форма сечении ступицы; д…ж –форма сечения вала исполнений.

Рисунок 2.29 – Виды центрирования прямобочных шлицевых соединений

Центрирование по боковым граням зубьев не обеспечивает точной соос­ности ступицы и вала, но обеспечивает наиболее равномерное распределе­ние сил между зубьями; поэтому его следует при­менять при передаче больших крутящих моментов, но при отсутствии высоких требований к точности центрирования.

В конструкциях, требующих точного центрирования по кине­матическим или динамическим условиям, применяют центрирова­ние по наружному или внутреннему диаметру. Если ступицу по отверстию термически не обрабатывают или обрабатывают до не­высокой твердости, то по технологическим условиям следует применять центрирование по наружному диаметру. Тогда центри­рующие поверхности допускают точную и производительную обработку: на ступице — протягиванием, а на валу — круглым шлифованием; прямобочных зубчатых соединений имеют, центрирование по наружному диаметру. Если ступица по отвер­стию имеет высокую твердость, то следует применять центрирова­ние но внутреннему диаметру, обрабатывая центрирующие поверх­ности вала, и втулки шлифованием. По внутреннему диаметру можно обеспечить наиболее высокую точность центрирования.

Внешние углы профиля вала (рисунок 2.29, е и ж) выполняют с фас­ками, внутренние углы у основания зубьев вала — с закругле­ниями или с выкружками. При центрировании по внутреннему диаметру применяют профиль, указанный на рисунке 2.29 д, ж, а при центрировании по наружному диаметру и боковым граням – на рисунке 2.29 е. Допуски назначают по ГОСТ 1139-80.

Условное обозначение прямобочного зубчатого соединения состоит из обозначения поверхности центрирования или , числа зубьев номинальных размеров (а также обозначения полей допусков но центрирующему диаметру и по боковым сторонам зубьев). Например, обозначает соединение с числом шлицов – 8, с центрированием по наружному диаметру и размерами и .