30) Зубчатые (шлицовые) соединения. Типы и способы центрирования

Образованы выступами – зубьями на валу, которые входят со впадины-пазы ступицы.

По сравнению со шпоночными соединениями имеют преимущества:1. Большую нагрузочную способность2. Более высокое сопротивление усталости вала 3. Лучшую технологичность и точность изготовления. Внутренние шлицы получают протягиванием и шлифованием центрирующих поверхностей. Зубья получают фрезерованием червяными фрезами. По форме поперечного сечения различают:

прямобочные; эвольвентные; треугольные

Шлицевые соединения могут быть подвижные и неподвижные.

По типу воспринимаемой нагружки различают соединения нагруженные:1 только вращающим моментом; 2 вращающим моментом и поперечной силой; 3 вращающим моментом и изгибающим моментом; 4комплексной нагрузкой. По способу центрирования (обеспечения совпадения геометрических осей) ступицы относительно вала — с центрированием по наружному диаметру D ,по внутреннему диаметру d и по боковым поверхностям зубьев. Зазор в контакте поверхностей: центрирующих — практически отсутствует, не-центрирующих — значительный.

Расчет шлицовых соединений на прочность

Основными критериями работоспособности шлицевых соединений являются сопротивления рабочих поверхностей смятию и изнашиванию.

Смятию

где Т — расчетный вращающий момент (наибольший из длительнодействующих моментов при переменном режиме нагружения), Н.м; К3 — коэффициент неравномерности распределения нагрузки между

зубьями (зависит от точности изготовлния и условий работы), Кз = 1,1...1,5; dср — средний диаметр соединения, мм; z — число зубьев; h — рабочая высота зубьев, мм; lp — рабочая длина соединения, мм; [σ]cм — допускаемое напряжение смятия, Н/мм².

где K_ИЗН – коэффициент концентрации нагрузки.

4) ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Достоинства: Компактность,Высокий КПД, Высокая долговечность, Надежность работы в разных условиях, Простота эксплуатации, Малые нагрузки на валы и опоры, Неизменность передаточного отношения

Недостатки:

Высокие требования к точности изготовления, Значительный шум, вследствие неточности изготовления, Передача не смягчает вибрации, а сама является их источником, Не может служить предохранителем, Большие габариты при необходимости больших межосевых расстояний, Невозможность обеспечить бесступенчатое регулирование.

Классификация зубчатых передач

1) по конструкции: открытые и закрытые передачи. Открытые не защищены от абразивной пыли, периодическая смазка, валы вмонтированы в отдельные агрегаты, применяются только для тихоходных передач. Закрытые передачи защищены корпусом, смазка окунанием или поливанием под давлением. Высокая точность монтажа.

2) по скорости: весьма тихоходные (0,5 м/с), тихоходные (0,5  V  3 м/с), средне тихоходные (3  V  15 м/с), скоростные (15  V  40 м/с), высокоскоростные (V > 40 м/с).

3) по расположению валов и форме колес

а) передача с параллельными валами

прямозубая	косозубая	шевронная

В прямозубой нет осевых сил и больше динамические нагрузки  большой шум. В шевронной передаче осевые силы уравновешенны, большой угол наклона зуба и работает плавно.

б) передача с пересекающимися валами

– с прямым зубом

– с косым тангенсальным зубом

– с криволинейным круговым зубом

в) передачи с перекрещивающимися валами

– цилиндрические колеса (винтовая пара)

– конические и червячные колеса

4) по точности изготовления. 12 классов точности, при этом первый самый точный, 12 самый грубый.

7) Основные параметры зубчатых передач.

m – модуль, a_W – межосевое расстояние, _d =b_W(ширина)/d_W – коэффициент ширины,  = 20 – угол профиля, U – передаточное число. Для повышения контактной или и изгибной прочности приме - няют смещение зуборе -

зного инструмента, т.е.  < 20.

5) Ррасчетная нагрузка.

R_n распределяется неравномерно:

1) между одновременно работающими парами зубьев.

2) по длине зуба

3) возникает дополнительная внутренняя динамическая нагрузка.

4) внешняя динамическая нагрузка.

T_1H=T₁K_H

T_1F=T₁K_F

Коэффициент нагрузки:

K_H = K_AK_HVK_HK_H£

K_F = K_AK_FVK_FK_F£,

K_A – коэффициент внешней динамической нагрузки;

K_HV, K_FV – коэффициенты, учитывающие динамическую нагрузку. Зависит от двигателя и от режима нагружения.

K_H, K_F – коэффициенты, учитывающие неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий. Зависит от твердости поверхности зубьев, относительной ширины, расположения колес относительно опор валов.

K_H£, K_F£ – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по парам зубьев. Для прямозубой передачи равен 1, для косозубой определяется по формуле (См. Приложение), в которой B – фактор, учитывающий влияние торцевой жесткости пары.

Твердость – способность материала сопротивляться прониканию инородного тела

1) Виды механических передач.

По принципу передачи вращения	С постоянным контактом	С гибкой связью
Трением	Фрикцион.	Ремен.
Зацеплен.	Зубчатые, червяные, винтовые и др.	Цепные, ременно-зубчатые

Передачи могут быть понижающие – редукторы и повышающие – мультипликаторы. Передаточное число определяется отношением ₁/₂ = n₁/n₂, 1 – ведущее, 2 – ведомое. По числу степеней передачи делятся на:

1)бесступенчатые (вариаторы), 2)одноступенчатые

3) многоступенчатые (с помощью зуб. колес, либо ременными передачами со ступенчатыми шкивами).

В зависимости от расположения валов различают передачи:

1) с параллельными валами:

– зубчатые передачи

– фрикционные передачи

– ременные передачи

– цепные передачи

2) с пересекающимися валами

– коническая передача

3) с перекрещивающимися валами

– червячные передачи

• винтовые передачи

Виды механических передач

1) фрикционные передачи

Преимущества: простота конструкции, постоянство угловой скорости, возможность применения для бесступенчатого регулирования угловой скорости

бесшумность работы

Недостатки:

большие нагрузки на валы  низкий КПД

большие габариты (больше, чем у зубчатых при одном и том же передаточном отношении), большое тепловыделение

2) Зубчатые передачи

Преимущества:

небольшие габариты, высокая несущая способность (моменты, скорости частоты), высокий КПД, постоянство передаточного отношения

Недостатки:

требует высокой точности изготовления, требуют хорошей смазки, шумная работы

3) Червячные передачи

Преимущества: плавность работы, мыле габариты при большом пер. отношении

Недостатки: низкий КПД, нагрев, износ зубьев, применение дорогостоящих материалов

4) Ременные передачи

Преимущества: простота и бесшумность, возможность большого межосевого расстояния, возможность бесступенчатого регулирования, предохраняют от перегрузки

Недостатки: невысокая нагрузочная способность, низкий ресурс ремня, непостоянство передаточного отношения

5) Цепные передачи

Достоинства: возможность применения в значительном диапазоне межосевых расстояний, габариты, меньшие, чем у ременной передачи, отсутствие проскальзывания,

высокий КПД, малые силы, действующие на валы

Недостатки: работает в условиях отсутствия жидкостного трения, требует большой степени точности установки валов, неравномерность хода цепи