7 Рисунок 7.5 -Эскизы поперечного сечения шлицевого вала (а) и шлицевой втулки (б).2 Зубчатое соединение с эвольвентными шлицами

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев имеют существенные преимущества перед прямобочными: они могут передавать большие крутящие моменты, имеют меньшую концентрацию напряжений у основания зубьев, повышенную циклическую долговечность, обеспечивают лучшее центрирование, проще в изготовлении.

ГОСТ 6033-80 [20] устанавливает исходный контур, форму зубьев, формулы для расчета основных параметров, а также допуски и посадки эвольвентных шлицевых соединений с углом профиля 30. Форма и виды центрирования эвольвентных шлицов приведены на рисунке 7.6.

а) б)

Рисунок 7.6- Виды центрирования эвольвентных шлицевых соединений

d – диаметр делительной окружности (d = mZ);

D_a – диаметр окружности вершин зубьев втулки (Da = D – 2m);

D_f – диаметр окружности впадин втулки (D_f =D);

D – номинальный диаметр соединения;

d_a – диаметр окружности вершин зубьев вала (d_a = D – 0,2m);

d_f – диаметр окружности впадин вала (d_fmax = D – 2m).

Так же, как и для прямобочных шлицевых соединений предусмотрено три вида центрирования: центрирование по боковым поверхностям, по наружному и внутреннему диаметрам. Чаще всего применяется центрирование по боковым поверхностям (см. рисунок 7.6,а), реже по наружному диаметру (см. рисунок 7.6,б), а центрирование по внутреннему диаметру не рекомендовано к применению. Допуски и посадки при центрировании по внутреннему диаметру приводятся в приложении к стандарту.

В таблице 7.3 приведены поля допусков нецентрирующих диаметров.

Таблица 7.3- Поля допусков нецентрирующих диаметров при плоской форме дна впадины [26, 31, 36]

Вид центрирования	Нецентрирующий диаметр	Поле допуска
По боковым сторонам	Df = D	Dfmin = D
	Da	H11
	da = D	d9, h11, h12
	df	dfmax = D – 2,2m
По наружному диаметру	Da	H11
	df	dfmax = D – 2,2m

В отличие от прямобочных в эвольвентных шлицевых соединениях на ширину впадины втулки и толщину зуба установлены два вида допусков: допуск на собственно ширину впадины Т_е втулки и толщину зуба вала Т_s и суммарный допуск Т, учитывающий не только отклонение размера рассматриваемого элемента, но и отклонение формы и взаимного положения шлицов. Поэтому в таблицах допусков приводятся три вида отклонений: верхнее, нижнее и суммарное.

Основные зависимости для определения параметров эвольвентных шлицевых соединений приведены в таблице А.15.

Верхнее и нижнее отклонение используются при контроле рассматриваемого элемента, а верхнее и суммарное служат для определения номинальных размеров комплексного калибра для контроля шлицов.

На рисунке 7.7 приведены схемы расположения полей допусков ширины шлицевой впадины втулки и толщины зуба вала.

На ширину впадины втулки е и толщину зуба S стандартом установлены следующие степени точности:

ширина впадины втулки 5, 6, 7, 9, 11;

толщина зуба вала 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11.

В обозначении поля допуска ширины впадины втулки и толщины зуба вала вначале указывается степень точности, а затем основное отклонение, например: 9Н, 9k.

Основные отклонения обозначаются буквами латинского алфавита: строчными валы, прописными впадины втулки.

Ширина впадины втулки – Н;

толщина зуба вала – a, c, d, f, q, h, k, h, p, r.

Посадки, рекомендованные в эвольвентном шлицевом соединении, приведены в таблице 7.4.

При центрировании по боковым поверхностям зубьев поля допусков 9h и 9g являются полями допусков предпочтительного применения. Предпочтительные посадки 9H/9h и 9H/9g.

Примеры условных обозначений шлицев при центрировании по боковым поверхностям зубьев.

Шлицевое соединение с параметрами: наибольший диаметр D = 50 мм, модуль соединения m = 2 мм.

Шлицевое соединение 5029H/9q ГОСТ 6033-80,

где 50 – наружный диаметр, мм; 2 – модуль, мм; 9H/9g – посадка по боковым сторонам зубьев;

- шлицевой вал 5029g ГОСТ 6033-80;

- шлицевое отверстие 5029H ГОСТ 6033-80.

При центрировании по наружному диаметру поля допусков 9h и 9g являются предпочтительными.

Примеры условных обозначений шлицев при центрировании по наружному диаметру с наибольшим диаметром D = 45 мм и модулем соединения m = 3 мм.

Шлицевое соединение 45Н7/g639H/9h ГОСТ 6033-80,

где 45 – наружный диаметр, мм; Н7/g6 - посадка по наружному диаметру шлицов, 2 – модуль, мм; 9H/9h – посадка по боковым сторонам зубьев;

- шлицевой вал 45g639h ГОСТ 6033-80;

- шлицевое отверстие 45Н739H ГОСТ 6033-80.

Пример [28]. Записать условное обозначение эвольвентного шлицевого соединения ступицы зубчатого колеса и вала с центрированием по боковым поверхностям зубьев и дать полную расшифровку условного обозначения, если номинальный диаметр соединения 160 мм, модуль 5 мм, толщина зуба вала и ширина впадины втулки равны (s = e), посадка по центрирующему элементу (боковые поверхности зубьев) 9H/7f, поля допусков нецентрирующих диаметров D_f → HI6; d_a → h12; D_a → H11, d_f → h16. Привести схему расположения полей допусков на все указанные элементы.

Определить:

- номинальное значение ширины е шлицевой втулки и толщины зуба s шлицевого вала;

- предельные отклонения на размеры е и S;

-

Таблица 7.4 – Рекомендованные посадки в эвольвентном шлицевом соединении [3]

предельные размеры толщины зуба и ширины впадины втулки, а также нецентрирующих диаметров D_f и d_a.

Решение.

Согласно ГОСТ 6033-80 [20] обозначения шлицевых эвольвентных соединений валов и втулок должны содержать: номинальный диаметр соединения D , модуль m , обозначение посадки (полей допусков вала и втулки), помещаемое после центрирующих элементов и номер стандарта.

Для нашего случая обозначение выглядит следующим образом:

160 × 5 × 9H/7f ГОСТ 6033-80.

Расшифровка обозначения:

Эвольвентное шлицевое соединение имеет наружный диаметр D = 160 мм, модуль m = 5мм, центрирование по боковым поверхностям зубьев с посадкой 9Н/7f. Поле допуска на ширину впадины втулки 9Н, поле допуска на толщину зуба вала 7f.

При D = 160 мм и m = 5 мм число зубьев определяется по указанному выше стандарту и составляет: z = 30 (таблица А.16).

Величины отклонений необходимо брать из ГОСТ 6033-80 (таблица А.17, А.18).

Номинальная делительная окружная толщина зуба вала (ширина впадины втулки) определяется по зависимости (таблица А.15):

S = е = (π/2) • m + 2 • xm • tgα; α = 30°.

Величина смещения исходного контура (таблица А.15):

xm=0,5(D-mz- 1,1 • m) = 0,5(160 - 5 • 30 - 1,1 • 5) = 2,25 мм.

В результате:

S = е = π/2 •m + 2•xm • tgα = π/2 • 5 + 2 • 2,25 • tg30° = 10,452 мм.

Предельные отклонения ширины впадины втулки (размер е) для модуля m = 5 мм, диаметра делительной окружности d = m • z = 5 • 30 = 150 мм и поля допуска на центрирующий размер 9Н по ГОСТ 6033 - 80 (таблица А.17):

ES = + 100 мкм; ЕI_е = + 37 мкм; EI = 0.

Предельные отклонения толщины зуба вала (размер S) для модуля m = 5 мм, диаметра делительной окружности 150 мм и поля допуска на центрирующий элемент 7f по ГОСТ 6033-80 (таблица А.18):

es = - 32 мкм; es_e = - 50 мкм; ei = - 82 мкм.

Схема расположения полей допусков вала и втулки по центрирующему элементу S = е приведена на рисунке 7.8.

Окончательные размеры ширины впадины e втулки и толщины зуба вала S:

мм; мм.

Нецентрирующие диаметры.

Диаметр окружности вершин зубьев втулки

D_а = D – 2  m = 160 – 2  5 = 150 мм; D_a = 150Н11(^+0,25).

Диаметр окружности впадин втулки при плоской форме дна впадины:

D_f = D = 160 мм; D_f = 160Н16(^+2,5).

Диаметр окружности вершин зубьев вала при центрировании по боковым поверхностям зубьев:

d_a = D - 0,2  m = 160 - 0,2  5 = 159 мм; d_a = 159h12(_-0,4).

Диаметр окружности впадин вала при плоской форме дна впадины:

d_fmax = D - 2,2  m= 160 - 2,2  5 = 149 мм;

d_fmax = 149h16(_-2,5).