22.3 Порядок расчета и конструирования шпоночных соединений

Назначить тип шпонки.
Выбрать сечение шпонки.
Назначить длину, рассчитать рабочую длину.
Выполнить проверочный расчет.

23 Шлицевые соединения

23.1 Устройство, назначение, достоинства, недостатки

Шлицевое (зубчатое) соединение можно рассматривать как многошпоночное соединение [1-8].

1-вал; 2-втулка

Рисунок 91 – Шлицевое (зубчатое) соединение

Таблица 70 – Достоинства и недостатки шлицевых соединений

Достоинства	Недостатки
Меньше ослаблен вал, обеспечивают более высокую усталостную прочность вала	Повышенная стоимость
Лучше центруют сопрягаемые детали
Высокая надёжность
Технологичность
Имеют большую нагрузочную способность благодаря большей рабочей поверхности контакта

В зависимости от профиля зубьев различают три основных типа соединений (рис. 92): с прямобочными, с эвольвентными и треугольными зубьями.

1,4,5 – с прямобочными зубьями, 2 –с эвольвентными зубьями, 3 – с треугольными зубьями

Рисунок 92 – Профили зубьев

Зубья на валу фрезеруют, а в ступице - протягивают на специальных станках. Число зубьев для прямобочных и эвольвентных соединений – 4...20; для треугольных - до 70. Наибольшее распространение в машиностроении имеют прямобочные зубчатые соединения. Стандартом предусмотрены три серии прямобочных зубчатых соединений - легкая, средняя и тяжелая, отличающиеся одна от другой высотой и числом зубьев (чаще применяют соединения с шестью — десятью зубьями). Прямобочные шлицевые соединения различают также по способу центрования:

по наружному диаметру (наиболее точный способ центрования);
по внутреннему диаметру (при закаленной ступице);
по боковым граням (при реверсивной работе соединения и отсутствии жестких требований к точности центрирования).

Соединения с эвольвентным профилем зубьев тоже стандартизованы и используются так же, как и прямобочные, в подвижных соединениях.

Соединения с треугольным профилем зубьев не стандартизованы, их применяют главным образом как неподвижные соединения.

Шлицевые соединения изготовляют из сталей с временным сопротивлением МПа.

23.2 Расчеты шлицевых соединений

Проверочный расчет на прочность прямобочных зубчатых соединений аналогичен расчету призматических шпонок. В зависимости от диаметра вала (рис. 93) выбирают параметры зубчатого соединения, после чего соединение проверяют на смятие. Проверку зубьев на срез не производят.

При расчете допускают, что по боковым поверхностям зубьев нагрузка распределяется равномерно, но из-за неточности изготовления в работе участвует только 75 % общего числа зубьев (коэффициент неоднородности работы зубьев ).