2.4. Соединение вал - ступица

Передача вращающего момента Т в соединениях зубчатых колес с валами могут быть выполнены с использованием шпонок (призматических ГОСТ 23360-78 и сегментных ГОСТ 24071-80) или зубчатыми (шлицевыми) прямобочными по ГОСТ 1139-80 или эвольвентными по ГОСТ 6033-80 соединениями.

2.3.1. Соединения призматическими шпонками

Подбор шпонок производится по таблицам стандартов в функции диаметра вала d, определяющего ширину шпонки b и высоту h. Принимая величину допускаемых напряжений смятия [_см] = = 80…120 МПа, определяют рабочую длину шпонки (мм) по формуле:

l_р  4T10³ / (d  h  [_см]).

Полная длина шпонки первого исполнения (со скругленными торцами)

l = l_р + b.

Полученное значение согласуется со стандартом (см. табл. П4.1) и принимается из ряда длин, указанного в этой таблице. Обозначение шпонки, например, для вала d = 48 мм. Шпонка 14963 ГОСТ 23360-78.

2.3.2. Соединения сегментными шпонками

Размеры таких шпонок характеризуются фиксированным значением ее длины l, поэтому их расчет возможен только в виде проверочного:

_см = 2  Т  10³ / (k  l  d)  [_см],

где k – высота площадки контактирования шпонки с пазом вала.

2.3.3. Соединения прямобочные зубчатые (шлицевые)

Применяются в случае недостаточной нагрузочной способности шпонками, поскольку производство таких соединений малыми сериями нерентабельно.

Расчеты таких соединений проводят как в проектном, так и в проверочном вариантах.

Проектный расчет сводится к выбору соединения по стандарту (предпочтительно легкой серии) в функции диаметра вала. По таблицам ГОСТ (см. табл. П4.2) устанавливаются: D – наружный диаметр, d – внутренний диаметр, размеры фасок f, число зубьев. Назначается способ центрирования. Далее, принимая допускаемые напряжения смятия для неподвижных соединений [_см] по табл. 6.1 [2], определяем необходимую длину соединения (мм):

l = 2  Т  10³ / (z  h  d_ср  [_см]),

где d_ср – средний диаметр соединения, d_ср = 0,5  (D + d); h – высота зуба, h = 0,5  (D – d) – f (мм).

Проверочный расчет проводят в форме:

_см = 2  Т  10³ / (z  h  d_ср  l)  [_см].

2.3.4. Соединения зубчатые (шлицевые) эвольвентные

Применяются в основном в авиационной промышленности из-за высокой нагрузочной способности и хорошей приспособленности к условиям малосерийного производства на универсальном зуборезном оборудовании.

Параметры – модуль m, число зубьев z, коэффициенты смещения и т.п., определяют в функции диаметра D соединения (см. табл. П4.3).

Расчеты проводят по вышеприведенному методу (см. п. 3.1.3) со следующими особенностями:

– средний диаметр определяется по формуле:

d_m = m  z;

– высота зуба:

h = 0,8  m.

2.5. Общие рекомендации к выполнению эскизов

В рамках расчетно-графической работы изображение, выполненное студентом в масштабе 1:1 на миллиметровой или гладкой бумаге, в соответствии с рис. 3.1 или 3.2, достаточно для представления преподавателю с целью определения возможности и целесообразности дальнейшей разработки данного варианта в рамках курсового проекта по дисциплине «Детали машин и основы конструирования».

Оформление текстовой документации по расчетно-графической работе должно содержать логически связанное изложение содержания всех расчетов в соответствии с последовательностью, представленной в данном учебном пособии, согласно требованиям ЕСКД и стандарту предприятия СТП УГАТУ 016-2007. Работа оформляется в виде пояснительной записки на листах формата А4. Рисунки и схемы располагаются по тексту или на отдельных листах. Последовательность представления данных – заглавный лист, титульный лист, содержание, введение, основная часть, разбитая на разделы с соответствующей нумерацией, заключение. Список литературы оформляется в соответствии с п. 1.8 СТП УГАТУ 016-2007.

После проверки, в случае положительного заключения по содержанию и форме, работа возвращается студенту для использования в ходе выполнения курсового проекта.