7.2. Шліцьові (зубчасті) з‘єднання

Шліцьові з'єднання утворюються виступами (шліцями або зуб‘ями) на валу, що входять у западини відповідної форми в ступиці. Шліці на валу фрезеруються, а пази – протягуються. У порівнянні зі шпонковими шліцьові з'єднання мають наступні переваги:

1. більш висока міцність шліцьових з'єднань при перемінних і ударних навантаженнях;

2. більша поверхня контакту шліців, що забезпечує можливість передачі більших зусиль;

3. краще центрування з‘єднуваних деталей і краще напрямлення при переміщенні уздовж вала.

Шліцьові з'єднання бувають нерухомі для нерухомого з'єднання ступиці і вала і рухомі, що забезпечують можливість осьового переміщення ступиці по валу (наприклад, зубчастого колеса коробок передач верстатів, автомобілів і т.д.). За формою профілю розрізняють три основних типи шліцьових з'єднань: прямокутні (прямобічні), евольвентні і трикутні.

Прямокутні шліцьові з‘єднання (рис. 7.7, а) в даний час одержали най­більше поширення і застосовуються в рухомих і нерухомих з'єднаннях. Прямо­кутні шліцьові з'єднання виконуються з центруванням по бічних сторонах шліців (розмір b), по зовнішньому D і внутрішньому d діаметрах. На рис. 7.7, а показане шліцьове з'єднання з центруванням по внут­рішньому діаметру. Розміри прямокутних шліцьових з'єднань стан­дартизовані.

Евольвентні шліцьові з'єднання (рис. 7.7, б) застосовуються в рухо­мих і нерухомих з'єднаннях. Вони виконуються з центруванням по бічних сторонах або, рідше, по зовнішньому діаметру. Евольвентні шліці можна виготовляти на зубофрезерувальних верстатах, одержуючи при цьому високу точність. Основні розміри евольвентних з'єднань установлені ГОСТом (ряд модулів, числа зубів, кут вихідного контуру).

Трикутні шліцьові з'єднання (рис. 7.7, в) застосовуються в нерухомих з'єднаннях для передачі невеликих крутних моментів при застосуванні тонко­стінних втулок або при обмежених габаритах по діаметру. Центрування цього

Рис. 7.7. Типи шліцьових з‘єднань (за формою шліця):

а – прямокутне (прямобічне); б – евольвентне; в – трикутне

з'єднання здійснюється тільки по бічних сторонах шліців. Крім циліндричних застосовуються також конічні шліцьові трикутні з'єднання.

Останнім часом почали застосовувати кулькові шліцьові з‘єднання, у яких для переміщення ступиці достатньо дуже малих зусиль. При переміщенні ступиці під навантаженням несуча спроможність кулькових шліцьових з'єднань у декілька разів більша, ніж звичайних (зубчастих) з'єднань. Однак кулькові шліцьові з'єднання по конструкції складніші і дорожчі звичайних шліцьових з'єднань. Тому їхнє застосування обмежене спеціальними установками.

Число і розміри поперечного перерізу шліців приймають за ГОСТом у залежності від діаметра вала. Довжина шліців визначається довжиною ступиць, а якщо ступиця рухома, – то ходом її переміщення. Розрахунок шліцьових з'єднань роблять як перевірочний. Шліцьові з'єднання роз­раховують на зми­нання:

Рис. 7.8. Розрахункова схема прямокутного шліцьового з‘єднання

, (7.7) де–розрахункове напруження зминання на робочих поверхнях шліців; Т – крутний момент, що передається; d_c – середній діаметр шліцьового з‘єднання; z – число шліців; h – висота поверхні шліців; l – довжина поверхні контакту шліців, яка приймається рівною довжині ступиці;  – коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу навантаження між шліцями (=0,7…0,8); [] – допустиме напруження зминання робочих поверхонь шліців.

Для прямокутних шліців (рис. 7.8) розміри d_c і h визначаються із виразів:

де f – розмір фаски.

Для шліців евольвентного профілю з центруванням по бокових поверхнях

де – ділильний діаметр;т – модуль зубів.

Для шліців евольвентного профілю з центруванням по зовнішньому діаметру D

Для шліців трикутного профілю (див. рис. 7.8, в)

Недоліки шліцьових з‘єднань:

1. концентрація напружень у кутах пазів та біля основи шліців;

2. нерівномірність розподілу навантаження між шліцями;

3. необхідність застосування спеціального обладнання для виго­товлення шліцьових валів і втулок.