Разновидности шлицевых соединений
Шлицевые соединения различают:
- по характеру соединения: неподвижные для закрепления детали на валу; подвижные допускающие перемещение детали вдоль вала (например, блока шестерен коробки передач станка);
- по форме зубьев: прямобочные (рис. 21.7), эвольвентные (рис. 21.7,а); треугольные (см. рис. 21.7, б);
- по способу центрирования ступицы относительно вала: с центрированием по наружному диаметру d, по внутреннему диаметру и и по боковым поверхностям зубьев.
Соединения с прямобочным профилем зубьев (рис. 21.6).
Применяются в неподвижных и подвижных соединениях. Имеют постоянную толщину зубьев. Выполняются с различными способами центрирования.
В соединениях, где требуется высокая соосность вала и ступицы, применяется центрирование по одному из диаметров. Наиболее технологичным является, центрирование по наружному диаметру, которое рекомендуется при твердости внутренней поверхности ступицы < НВ350. Калибровку центрирующихповерхностей ступицы выполняют протягиванием, а калибровку вала шлифованием. Центрирование по внутреннему диаметру рекомендуется при высокой твердости материала ступицы, когда калибровка отверстия протяжкой невозможна. В этом случае центрирующие поверхности ступицы и вала доводят шлифованием. Центрирование по боковым поверхностям обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по зубьям. Рекомендуется для передачи больших переменных ударных нагрузок при пониженной точности центрирования (карданные валы и др.).
СТ СЭВ 18875 предусматривает три серии соединений с прямобочным профилем зубьев: легкую, среднюю и тяжелую, которые отличаются высотой и числом зубьев z.
Тяжелая серия имеет более высокие зубья с большим их числом. Рекомендуется для передачи больших вращающих моментов.
Соединения с эвольвентным профилем зубьев (рис. 21.7, а).
Рис. 21.7. Эвольвентное и треугольное щлицевые соединения
Применяются
в неподвижных и подвижных соединениях.
Зуб очерчен по кривой
эвольвенте. Угол зацепления
.
Ножка зуба усилена. Серий не имеют.
Выполняются по ГОСТ 603351
с центрированием по боковым поверхностям
зубьев, реже по наружному диаметру
По сравнению с прямобочными зубьями имеют повышенную прочность благодаря большому количеству зубьев и утолщению зубьев к основанию, позволяют применять типовые процессы зубонарезания. Рекомендуются для передачи больших вращающих моментов.
Соединения с треугольным профилем зубьев (рис. 21.7, б). Применяются в неподвижных соединениях. Имеют большое число мелких зубьев. Выполняются с центрированием по боковым поверхностям. Не стандартизованы. Рекомендуются для тонкостенных ступиц, пустотелых валов, а также для передачи небольших вращающих моментов.
Проверочный расчет шлицевых соединений
Основным критерием работоспособности шлицевых соединений является прочность. Эти соединения аналогично шпоночным выбирают по таблицам стандартов в зависимости от диаметра вала, а затем проверяют расчетом. Размеры зубьев в ГОСТах приняты из условия прочности на смятие, поэтому основным проверочным расчетом шлицевых соединений является расчет на смятие.
Рис. 21.8. Схема для расчета шлицевых соединений
Расчетное условие:
,(4.146)
где
сила, передаваемая одним зубом (рис.
21.8);
коэффициент, учитывающий неравномерность
распределения усилий между зубьями;
средний диаметр соединения;
площадь смятия рабочей поверхности
одного зуба;
допускаемое напряжение смятия.
Следовательно,
.
(4.147)
Для соединения с прямобочным профилем зубьев (рис. 4.55)
,
(4.148)
где
рабочая длина зубьев.
Для соединения с эвольвентным профилем зубьев
,
(4.149)
где m модуль соединения.