2. Тема: соединения с натягом, шпоночные, штифтовые и шлицевые Вопросы для изучения:

1. Шлицевые соединения.

2. Классификация по характеру соединения, по форме зубьев, по способу центрирования ступицы относительно вала.

3. Расчет шлицевых прямобочных соединений.

4. Материалы и допускаемые напряжения.

Методические указания:

1) Изучите предлагаемые вопросы по литературным источникам.

2) Составьте краткий конспект.

3) Ответьте на вопросы для самоконтроля:

1. Какие соединения называют «шлицевыми»?

2. Укажите классификации шлицевых соединений.

3. В чем заключается расчет прямобочных соединений?

4. Какие материалы применяют для шлицевых соединений?

5. Укажите допускаемые напряжения для материалов при шлицевом соединении.

Лекция:

Шлицевые соединения. Классификация по характеру соединения, по форме зубьев, по способу центрирования ступицы относительно вала

Зубчатые соединения образуются при наличии наружных зубьев на валу и внутренних зубьев в отверстии ступицы. Все размеры зубчатых соединений, а также допуски на них стандартизованы. По форме профиля зубьев различают три типа соединений: прямобочные, эвольвентные, треугольные.

Соединения с прямобочными зубьями выполняют с центрированием по боковым граням зубьев (а), по наружному (б) или внутреннему (в) диаметрам вала. Стандартом предусмотрены три серии соединений (легкая, средняя и тяжелая), которые отличаются высотой и количеством зубьев. Число зубьев изменяется от 6...20. У соединений тяжелой серии зубья выше, а их количество больше, чем у соединений средней и легкой серий.

Рисунок 3 – Способы центрирования прямобочных шлицевых соединений

При выборе способа центрирования руководствуются следующим.

Центрирование по диаметрам ( или ) обеспечивает более высокую соосность вала и ступицы по сравнению с центрированием по боковым граням. Центрирование по боковым граням обеспечивает более равномерное распределение нагрузки по зубьям. Поэтому его применяют при тяжелых условиях работы.

Соединения с эвольвентными зубьями выполняют с центрированием по боковым граням (а) или по наружному диаметру вала (б). Наиболее распространен первый способ центрирования.

Рисунок 4 – Способы центрирования эвольвентных шлицевых соединений

Технологические преимущества этих соединений, а также более высокая прочность (благодаря большему числу зубьев и скруглению впадин) обеспечивают им более широкое применение. Эвольвентные зубья, также как и прямобочные, можно применять в подвижных соединениях.

Рисунок 5 – Соединения с треугольными зубьями

Соединения с треугольными зубьями не стандартизованы, их применяют главным образом как неподвижные при тонкостенных втулках и стесненных габаритах по диаметру. Это соединение имеет большое число мелких зубьев (до 70).

Расчет шлицевых прямобочных соединений. Материалы и допускаемые напряжения

Рисунок 6 – Расчетная схема

Допуская равномерное распределение нагрузки между зубьями и по длине зубьев, получаем

,

где – удельный (на единицу длины) суммарный статический момент площади рабочих поверхностей (по ГОСТ 21425-75); – рабочая длина зубьев; – число зубьев; – средний диаметр; – рабочая высота прямобочных зубьев; для эвольвентных зубьев и , где – модуль.

Размеры поперечного сечения зубьев выбирают по таблицам стандартов в зависимости oт диаметра вала (ГОСТ 1139–58). Длину зубьев рассчитывают и согласуют с длиной ступицы.

Неточности расчета, связанные с упрощающими допущениями, компенсируют при выборе допускаемых напряжений смятия с учетом практики эксплуатации.

Тип соединения	Условия эксплуатации	, МПа
		Поверхность шлицев
		без т.о.	с т.о.
Неподвижное	Тяжелые (с ударами)	35…50	40…70
	Средние	60…100	100…140
	Легкие	80…120	120…200
Подвижное под нагрузкой	Тяжелые (с ударами)	-	3…10
	Средние	-	5…15
	Легкие	-	10…20

Расчет по напряжениям смятия является первым этапом проектного расчета, на котором определяют приближенное значение l и разрабатывают конструкцию соединения. На втором этапе уточняют значение по критерию износостойкости.

Расчет на изнашивание выполняют по условию

,

где , МПа – условное допускаемое напряжение; – коэффициент числа циклов нагружения зубьев соединения за полный срок службы, т.е. суммарного числа оборотов соединения относительно вектора поперечной нагрузки (где , ч; , мин^-1); – коэффициент режима нагрузки, учитывающий влияние непостоянства нагрузки в процессе эксплуатации; – коэффициент осевой подвижности соединения, – неподвижное, – подвижное без нагрузки, – подвижное под нагрузкой; – коэффициент условий смазки подвижных соединений, – смазка без загрязнения, – средняя смазка, – смазка с загрязнением.

Форма контроля знаний – реферат.