- •Воронеж 2011
- •Общая характеристика соединений
- •Неразъемные соединения
- •Заклепочные соединения
- •Общие сведения
- •Рекомендации по выбору отверстий под заклёпки
- •Классификация заклепок и заклепочных швов
- •Расчет прочных заклепочных швов
- •Условное изображение заклепочных швов на чертеже
- •Примеры расчёта заклёпочных соединений
- •Сварные соединения
- •Общие сведения
- •Принцип действия дуговой сварки
- •Классификация способов сварки
- •Классификация сварных соединений и швов
- •Расчет стыковых сварных швов
- •Допускаемые напряжения для сварных швов при статической нагрузке
- •Расчет угловых сварных швов
- •Уточненный расчет комбинированного сварного шва
- •Условное изображение сварных швов на чертеже
- •Некоторые буквенно-цифровые обозначения швов
- •Примеры расчёта заклёпочных соединений
- •Шпоночные и шлицевые соединения
- •Типы шпоночных соединений
- •Допускаемые напряжения смятия [σ]см мПа
- •Расчет шпоночных соединений
- •Сегментные шпонки
- •Конструкция и расчет шлицевых соединений
- •Примеры расчёта
- •Соединения с натягом
- •Общие сведения
- •Расчет цилиндрических соединений с натягом
- •Примеры расчёта соединений с натягом
- •Решение.
- •Клиновые и штифтовые соединения
- •Назначение и классификация соединений
- •Классификация
- •Расчеты на прочность
- •Примеры расчёта штифтовых соединений
- •Резьбовые соединения
- •Назначение и конструкция резьбовых соединений
- •Классификация резьбовых соединений
- •Распределение нагрузки между витками резьбы
- •Виды разрушений в резьбовом соединении
- •Силы, действующие в винтовой паре
- •Момент завинчивания гайки или винта
- •Момент отвинчивания винта или гайки
- •Расчет ненапряженных болтовых соединений
- •Нагруженные только осевым усилием.
- •Болт испытывает растяжение и кручение.
- •Расчёт болта при действии поперечной нагрузки.
- •Расчет напряженных болтовых соединений
- •Болт предварительно затянут и затем нагружен внешней силой.
- •Болт подвержен действию переменных нагрузок
- •Примеры расчёта резьбовых соединений
- •Задания для расчёта деталей соединений
- •Справочные таблицы
- •Нормальные линейные размеры, мм (гост 6636–69)
- •Предельные (верхние и нижние) отклонения диаметров отверстий для наиболее употребляемых квалитетов в системе отверстия
- •Предельные (верхние и нижние) отклонения диаметров валов при посадках с натягом для 4 – 8-го квалитетов (система отверстия)
- •Физико-механические свойства некоторых материалов
- •Коэффициент трения f при посадках с натягом (охватываемая деталь из стали)
- •Размеры отверстий в швеллерах
- •Полоса стальная горячекатанная, мм гост 103–76
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Конструкция и расчет шлицевых соединений
Соединение ступицы с валом вместо шпонки может осуществляться с помощью шлицов (рис. 3.6). Такое соединение ступицы с валом называется зубчатым или шлицевым.
В зависимости от формы профиля зубьев различают соединения с прямобочными, эвольвентными и треугольными зубьями (шлицами) (Рис. 3.7).
Рис. 3.36. Шлицевые валы
Рис. 3.37. Основные типы зубчатых (шлицевых) соединений: а – прямобочное; б – эвольвентное; в – треугольное
Достоинства шлицевых соединений:
а) возможность передачи больших моментов благодаря значительно большей поверхности контакта соединяемых деталей и более равномерному распределению давления по этой поверхности;
б) более точное центрирование ступицы по валу,
в) лучшее направление при перемещении ступицы по валу,
г) большая прочность вала.
Прямобочные (ГОСТ 1139-80) шлицевое соединение наиболее распространено. Соединение выполняется с центрированием ступицы: по боковым сторонам зубьев в, по наружному диаметру D, по внутреннему диаметру d (рис. 3.8)
Центрирование по “ ” (рис. 3.8, в) не обеспечивает точной соосности ступицы и вала. Поэтому его рекомендуют при передачи больших моментов. Центрирование по “D” и “d” применяется, когда требуется точность совпадения осей соединяемых деталей (рис. 3.8, а, б).
Рис. 3.38. Виды центрирования прямобочных зубчатых соединений: а – по наружному диаметру; б – внутреннему диаметру; в – по боковым граням; г – форма сечения ступицы; д, е – форма сечений вала исполнений б, в
Эвольвентное шлицевое соединение (ГОСТ 6033-80) различают с центрированием ступицы по боковым сторонам “S” (рис. 3.9 а) и по наружному диаметру “D” (рис. 3.9 б). Центрирование по “S” наиболее распространено.
Достоинства эвольвентных шлицевых соединений: более высокая прочность зубьев, вследствие их утолщения к основанию; высокая технологичность и более низкая стоимость изготовления шлицевых валов.
Рис. 3.39. Эвольвентное зубчатое зацепление: а – центрирование по боковым граням; б – центрирование по наружному диаметру
Примеры обозначения шлицевых соединений
Обозначение |
Способ центрирования |
Прямобочные шлицевые соединения |
|
D – 8×36×40H8h7×7F10h9 |
по внешнему диаметру |
d – 8×36H7e8×40H12a11×7D9f8 |
по внутреннему диаметру |
b – 8×36×40H12a11×7D9h8 |
по ширине шлиц |
Эвольвентные шлицевые соединения |
|
50×2×9H9g |
по эвольвенте |
50×H7g6×2 |
по внешнему диаметру |
Вследствие высокой стоимости протяжек для изготовления шлицев в ступицах малых и средних размеров – эвольвентные шлицевые соединения применяются реже прямобочных.
Треугольное зубчатое соединение применяется только в качестве неподвижного при передаче небольших моментов (Рис. 3.10). Центрирование такого соединения осуществляется только по боковым граням. Применяются также конические шлицевые соединения (конусность 1 : 16).
Рис. 3.40. Треугольное зубчатое соединение
Число и размеры шлицев принимаются в зависимости от диаметра вала по соответствующему ГОСТ. Длина зубьев определяется длиной ступицы, а если ступица подвижная – величиной хода её перемещения.
Расчёт шлицевых соединений производится обычно как проверочный.
Шлицевые соединения рассчитываются на смятие по формуле:
;
где: σсм – расчётное напряжение смятия на рабочих поверхностях шлицев;
М– передаваемый момент;
dc – средний диаметр шлицевого соединения;
Z – число шлиц;
h – высота поверхности контакта шлицев, принимаемая равной длине ступицы;
ψ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между шлицами, принимаемый равным 0,7…0,8;
[σ]см – допускаемое напряжение смятия для рабочих поверхностей шлицев.
Размеры dc и h определяют из выражений: прямозубных шлицев:
; ;
Для шлицев эвольвентного профиля с центрированием по S: dc = dд = mz и h = m = dд/z;
где: dд – диаметр делительной окружности;
m – модуль закрепления;
для шлицев эвольвентного профиля с центрированием по :
dc = dд = mz и h = 0,9m = 0,9 dд/z;
для шлицев треугольного профиля:
dc = dд = mz и h = [D – da];
Допускаемое напряжение на смятие [σ]см для шлицевого соединения при среднем режиме работы можно принимать: для неподвижного с термической обработкой шлицев [σ]см = 100…140 МПа и без термической обработки [σ]см = 60…100 МПа.
При лёгком режиме работы значение этих напряжений можно увеличить на 20…40%, а при тяжелом режиме их необходимо снизить на 30…50%.
В последнее время начали применять шариковые шлицевые соединения (Рис. 3.12), требующие очень малых усилий для перемещения ступиц. При перемещении последних под нагрузкой несущая способность шариковых шлицевых соединений в несколько раз больше, чем обыкновенных шлицевых соединений. Так как шариковые шлицевые соединения по конструкции сложнее и дороже обыкновенных, то применение их ограничено.
Рис. 3.41. Шариковое шлицевое соединение
Допускаемый момент (Нм) для шарикового шлицевого соединения (твердость вала и ступицы не менее 60 НRС):
Т = 0,016 Zшл ℓ d Dср ,
где Zшл – число рабочих выступов (шлиц);
ℓ – рабочая длина соединения, мм;
d, Dср – диаметры шариков и окружности расположения центров шариков, мм.