Шлицевое эвольвентное соединение чертеж

Для особо сильно нагруженных узлов с большим крутящим моментом, применяются эвольвентные шлицевые соединения. Они способны выдерживать динамические нагрузки и работать в условиях вибрации.

Шлицы эвольвентные имеют поверхность соприкосновения значительно больше, чем в прямозубом зацеплении. Широкое основание не позволяет сломать и смять эвольвентный зуб. Недостатком является сложное изготовление соединительного профиля, особенно по отверстию.

Часто эвольвентные шлицы применяются на полых валах. Сочетание большой мощности и малого веса.

Характеристика соединения

Шлицевые эвольвентные соединения на практике доказали свою надежность и прочность. Основание зуба шире и его не смогут сломать даже динамические нагрузки. Смятие происходит только при очень больших перегрузках, поскольку по эвольвенте площадь контакта – рабочая, больше, чем у других видов шлицов.

В отличие от прямых шлицов, которые рассчитываются на смятие и проверяются на срез, эвольвентный профиль имеет большую площадь контакта, и расчет на прочность производится на срез, затем делается проверка на смятие.

Чаще всего основным параметром выбора типа соединений эвольвентных  является наименьший в сечении  размер вала. Именно он испытывает наибольшие нагрузки.

Крутящий момент,  динамические удары, вибрация, которые он способен выдержать, не критичны для зубьев.

Чертеж эвольвентного шлицевого вала совпадает с изображением зубчатой шестерни того же радиуса и модуля. Нарезка производится на одном оборудовании червячными фрезами. В отличие от прямобочных шлицев, когда для каждого диаметра вала необходимо подбирать свой инструмент, эвольвентные зубья выполняются одной фрезой с соответствующим модулем.

В обозначении шлицевого эвольвентного соединения свои отдельные маркировки имеют обе сопрягаемые детали:

• втулка – D×m×9H;
• вал – D×m×9g.

Шлицевые зубчатые эвольвентные соединения центрируются по эвольвентной поверхности зуба, реже по наибольшему диаметру. Центровка по внутреннему размеру по впадине эвольвентного зуба на практике не осуществляется. Обозначение свое имеют шлицевые соединения каждого вида центрировки по:

• боковым поверхностям – D×m×9H/9g ГОСТ 6033-80;
• наружному диаметру – D×H7/g6 ГОСТ 6033-80;
• внутреннему –iD×m×H7/g6 ГОСТ 6033-80.

• Где:
• D – наружный диаметр, который имеют эвольвентные  валы до нарезки зуба;
• m – модуль зуба;
• i – обозначает центрировку по внутреннему размеру эвольвентного соединения;
• H и g, с соответствующими цифрами – класс точности обработки.

Можно встретить таблицу размеров на шлицы эвольвентные с din параметрами. Это означает, что соединение сделано по нормативам немецкого института стандартизации. Они частично соответствуют международному стандарту ISO, имеют переводные таблицы.

Кроме неподвижных соединений, изготавливаются скользящие. В них втулка перемещается вдоль вала, и входит в зацепление с различными колесами в коробке передач. Для этого с торца по эвольвенте делается срез на конус – заходная фаска для включения эвольвентного шлицевого соединения.

В неподвижных соединениях только снимаются острые углы, и втулка запрессовывается на вал.

Центрирование и посадки

1. Если шлицевое эвольвентное соединение центрируется по наружному радиусу, по формуле рассчитываются основные размеры:
2. d = m·z;
3. где d – диаметр делительной окружности;
4. m – модуль зуба выла и впадины втулки;
5. z – число зубьев.

6. Расчет номинальной делительной окружности для настройки инструмента рассчитывается по формуле:
7. s =е=0,5π m + 2х m tg α;
8. где:
9. s – номинальная делительная окружность на валу;
10. e – делительная окружность по впадине втулки;
11. x – смещение формы исходного контура;
12. ɑ – угол наклона эвольвенты зуба, для шлицевых соединений он равен 30°.
13. 
14. На эвольвентные шлицы рассчитывается размер смещения от исходного контура:
15. xm = 0,5 [D–m( z+1,1 )]
16. И номинальный размер по впадинам втулки равен максимальному диаметру при центрировании по нему:
17. Df = D.
18. При центрировании по боковым поверхностям зубьев:
19. da = D — 0,2m
20. где:
21. da – номинальный диаметр вала, вершин зубьев;
22. D – наружный размер впадины  втулки;
23. M – модуль зуба.
24. Допуск на нецентрированные размеры зависит от типа термической и поверхностной обработки и определяется по таблице предельных отклонений, которая имеется в ОСТ 1 00086-73
25. На сборочном чертеже они указываются формулами, например узел прибора и деталями в соединении: вала с диаметром делительной окружности 4 мм и модулем зуба 0,5.
26. При центрировании по наружному диаметру –
27. 
28. При центрировании по боковой поверхности эвольвентного соединения –
30. Где – 8 число зубьев;
31. S4 – коэффициент, учитывающий исполнение по форме эвольвенты.
32. В технической сопроводительной документации указываются характеристики на шлицы:
33. Эв 4×0,5×8 S4d8 по ОСТ 1 00086-73;
34. или
35. Шлицы Эв 4×0,5×8 S4 по ОСТ 1 00086-73
36. На чертеже детали обозначение обозначение для вала:
37. 
38. Аналогичное значение для отверстия втулки:
39. 
41. Все обозначения приведены для соединения с наружным диаметром вала 6 мм.

Применение

Изготовление эвольвентных шлицев требует высокой точности. Нарезание зуба по втулке выполняется в основном протяжкой. Остальные способы дают меньшую точность и большую шероховатость поверхности. Часто производится ручная доводка по шаблону зачистка выступов.

Сложность обработки оправдывается применением шлицевых соединений с эвольвентным профилем в узлах с динамическими и переменными нагрузками. Например, в полых валах клетей прокатных станов, редукторах крупногабаритных строгальных и фрезерных станков, грузоподъемных механизмов, поднимающих вагонетки на доменные печи.

Кроме принятых стандартов на эвольвентные соединения по ГОСТ, имеются и другие исполнения деталей. Например в немецких станках встречается din параметры по стандартам, разработанным германским институтом стандартизации. На машинах, изготавливаемых на экспорт, встречается  маркировка эвольвентных соединений  с ссылкой на ISO – международный стандарт.

В обсуждениях автомобилистов часто можно услышать asa 24 48. Такую маркировку имеют эвольвентные шлицевые соединения на карданных валах. Встречаются они у переднеприводных фиатов, изготовленных по старым стандартам.

В настоящее время на передние карданы делается эвольвентный шлиц по ГОСТ 6033-80 или отраслевому стандарту ОСТ 1 00086-73. Старый стандарт актуален и сегодня. По нему работают многие машиностроительные и автомобилестроительные предприятия.

Скачать ОСТ 1 00086-73

Расчет соединений

Расчет прямобочных шлицев и таблица нормированных размеров заложена в ГОСТ 1139-80. Для эвольвентных шлицевых соединений применяется ГОСТ 6033-80. В нем предусмотрена посадка по наружному диаметру и боковой поверхности.

Скачать ГОСТ 6033-80

Скачать ГОСТ 1139-80

Центрирование по внутреннему радиусу эвольвентных соединений используется только для теоретических расчетов. Практическое изготовление таких эвольвентных соединений очень сложное, требует специальной доводки шлифовкой до нужных размеров и форм зуба.

• Посадка при центрировании по наружному диаметру:
• Df = da;
• Где:
• Df – размер по вершине зуба;
• da –размер наибольший по втулке.
• Для использования в качестве центрирующей боковой эвольвентной поверхности:
• s =е.

Перед тем как определить модуль, рассчитывается номинальный диаметр вала и выбирается ближайший нормализованный. Затем проводится проверочный расчет, подтверждающий правильность выбора эвольвентного соединения.

В таблице нормализованных эвольвентных валов имеются 2 вида цифр. Жирным шрифтом или цветом выделяются предпочтительные значения модуля для различных диаметров. Например, не рекомендуется к исполнение минимальный модуль для данного диаметра и максимальный по значению.

Сами значения диаметров также расположены в 2 ряда. Размеры из первого предпочтительнее. Они широко применяются, проще в обработке, имеется набор стандартного инструмента, используемого для нарезки зубьев.

Детали из первого ряда обеспечиваются стандартизированными кольцами, крепежом и другими деталями для сборки узла.

1. Расчет на сечение  эвольвентного соединения, определение радиуса вала, делается по наименьшему диаметру на крутящий момент, прочность на изгиб и динамические нагрузки. Расчет номинального диаметра соединения производится по формуле:
2. Dа = D — 2m
3. Где D – наружный диаметр;
4. Dɑ – номинальный диаметр;
5. m – модуль зуба.
6. При центрировании эвольвентного соединения – боковой поверхности
7. da = D
8. с учетом зазоров
9. da = D — 0,2m.

Угол профиля зуба зацепления эвольвентного соединения по ГОСТ 30°, в случае выполнения по Отраслевому Стандарту допускается наклон эвольвенты 20°. Такое зацепление встречается в старом оборудовании отдельных предприятий, работающих по отраслевым стандартам тяжелого машиностроения.

При проведении расчетов на прочность зуба по сечению, построение эвольвенты и расчет нагрузок на шлицы осуществляется по методике для прямозубых зацеплений. Вводится корректирующий коэффициент, поскольку рабочая площадь больше.

Одновременно и постоянно взаимодействуют под нагрузкой все зубья. Погрешность исполнения при обработке не может обеспечить одинаковое соединение практически всех боковых поверхностей.

Вводится расчетный коэффициент 0,75 при центрировании по боковой поверхности с точностью исполнения по 9 и 8 квалитетах.

Шлицевые эвольвентные соединения

Эвольвентные шлицевые соединения имеют ряд преимуществ по сравнению с прямобочными:

1. При изготовлении элементов соединения могут быть применены все технологические процессы точной зубообработки.
2. Более совершенная технология изготовления позволяет получить более высокую точность соединения.
3. Эвольвентный зуб, утолщенный у основания, более прочен.
4. Соединения могут быть косозубыми, что при определенных соотношениях угла наклона зубьев колеса и зубьев вала позволяет применять косозубые передвижные колеса в коробках скоростей.

В разделе приведены основные соотношения и размерные ряды.

Исходный контур эвольвентного шлицевого соединения

Номинальные диаметры, модули, числа зубьев эвольвентного шлицевого соединения

Примечания:

1. Стандарт предусматривает D от 4 до 500 мм;
2. D и m первого ряда предпочтительнее;
3. Числа зубьев, заключенные в рамки, предпочтительнее;
4. Модуль 3,5 по возможности не применять.

Соединение шлицевое эвольвентное с углом профиля 30° по ГОСТ 6033-80. Допуски

В разделе приведены допуски и посадки шлицевых эвольвентных соединений. Центрирование эвольвентных шлицевых соединений производят в большинстве случаев по боковым сторонам зубьев; при особо высоких требованиях к точности соединения применяется центрирование по наружному диаметру. Даны примеры условных обозначений.

Расположение поля допуска ширины впадины e втулки

Расположение полей допусков толщины зуба s вала

Центрирование по боковым поверхностям

Центрирование по наружному диаметру

Допуски и основные отклонения для центрирующих диаметров Df и da — по СТ СЭВ 145-75.

Допуски нецентрирующих диаметров

Условное обозначение эвольвентных шлицевых соединений

• Примеры условных обозначений:
• а) соединения D=50 мм, m=2 мм с центрированием по боковым сторонам зубьев с посадкой по боковым сторонам зубьев 9H/9g:
• 50х2х9H/9g ГОСТ 6033-80
• То же, втулки соединения:
• 50х2х9H ГОСТ 6033-80
• То же, вала соединения:
• 50х2х9g ГОСТ 6033-80
• б) соединения D=50 мм, m=2 мм с центрированием по Df  с посадкой по диаметру центрирования H7/g6:
• 50хH7/g6х2 ГОСТ 6033-80
• То же, втулки соединения:
• 50хН7х2 ГОСТ 6033-80
• То же, вала соединения:
• 50хg6х2 ГОСТ 6033-80

Соединения шлицевые эвольвентные особенности применения

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зуба имеют то же назначение, что и прямобочные, но обладают рядом преимуществ: технологичностью (для обработки всех типоразмеров валов с определенным модулем требуется только одна червячная фреза, возможно применение всех точных методов обработки зубьев); большей прочностью (обладают меньшими концентратами напряжений и большим количеством зубьев).

Шлицевые эвольвентные соединения. Основные параметры

• Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев применяются для подвижных и неподвижных соединений.
• К основным параметрам относятся:
• — наружный диаметр зубьев, номинальный диаметр соединения; — модуль; — число зубьев; — угол профиля.

Остальные параметры вычисляются по зависимостям ГОСТ 6033-80*, приведенным в табл. 2.8.

Номинальные значения основных параметров приведены в табл. 2.9.

Посадки шлицевых эвольвентных соединений

В шлицевых соединениях с эвольвентным профилем зубьев применяются следующие способы относительного центрирования вала и втулки: по боковым поверхностям зубьев по наружному диаметру и допускается центрирование по внутреннему диаметру.

Наибольшее распространение получил способ центрирования по боковым поверхностям зубьев. Центрирование по внутреннему диаметру не рекомендуется.

ГОСТ 6033-80* установлены допуски и посадки для различных способов центрирования. Примеры выбора посадок приведены в табл. 2.10. Кроме указанных посадок применяются и другие (см. ГОСТ 6033-80*).

Условные обозначения шлицевых эвольвентных соединений

1. Обозначения шлицевых эвольвентных соединений должны содержать номинальный диаметр, модуль, обозначение посадки (полей допусков вала и отверстия) и номер стандарта.
2. Примеры обозначения
3. При центрировании по боковым поверхностям зубьев.

посадка по боковым поверхностям

соединение

вал

отверстие

При центрировании по наружному диаметру.

посадка по центрирующему

диаметру

и по боковым поверхностям

соединение

вал

отверстие

Приме условного обозначения показан на рис. 2.3.

• Эта лекция взята со страницы лекций по допускам и посадкам:
• Допуски и посадки: ГОСТы и особенности применения
• Возможно вам будут полезны эти страницы:

Детали машин



Шлицевое соединение образуют выступы (зубья) на валу (рис. 1, 2, 3), входящие в соответствующие впадины (шлицы) в ступице. Рабочими поверхностями являются боковые стороны выступов.

Выступы на валу выполняют фрезерованием, строганием или накатыванием в холодном состоянии профильными роликами по методу продольной накатки. Впадины в отверстии ступицы изготовляют протягиванием или долблением.

Условно можно представить шлицевое соединение, как многошпоночное соединение, у которого шпонки выполнены как одно целое с валом.

Основное назначение шлицевых соединений — передача вращающего момента между валом и ступицей. При этом ступица может быть закреплена на колесе, фланце, шкиве, ролике или другом валу (карданный вал). Шлицевые соединения стандартизованы и широко распространены в машиностроении.

Достоинства шлицевых соединений по сравнению со шпоночными:

• Способность точно центрировать соединяемые детали или точно выдерживать направление при их относительном осевом перемещении.
• Меньшее число деталей соединения (шлицевое соединение образуют две детали, шпоночное – три).
• Большая несущая способность вследствие большей суммарной площади контакта.
• Взаимозаменяемость (нет необходимости в ручной пригонке).
• Большая усталостная прочность вследствие меньшей концентрации напряжений изгиба, особенно для эвольвентных шлицев.
• Меньшая длина ступицы и меньшие радиальные зазоры.
• Большая надежность при динамических нагрузках.

Недостатки шлицевых соединений — более сложная технология изготовления (зубофрезерование, протягивание, шлифование), а следовательно, более высокая стоимость.

***

Классификация шлицевых соединений

Шлицевые соединения различают:

• по характеру соединения — неподвижные для закрепления детали на валу; подвижные, допускающие перемещение вдоль вала (например, блока шестерен коробки передач; шпинделя сверлильного станка, карданного вала автомобиля);
• по форме выступов — прямобочные, эвольвентные, треугольные.

Шлицевые соединения с прямобочным профилем

Соединения с прямобочным профилем (рис. 1,а) применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Они имеют постоянную толщину выступов.

Стандарт предусматривает три серии соединений с прямобочным профилем: легкую, среднюю и тяжелую, которые различаются высотой и числом z выступов. Тяжелая серия имеет более высокие выступы с большим их числом; рекомендуется для передачи больших вращающих моментов.

Центрирование (обеспечение совпадения геометрических осей) соединяемых деталей выполняют по наружному D, внутреннему d диаметрам или боковым поверхностям b выступов. Выбор способа центрирования зависит от требований к точности центрирования, от твердости ступицы и вала. Первые два способа обеспечивают наиболее точное центрирование.

Зазор в контакте поверхностей: центрирующих — практически отсутствует, не центрирующих — значительный.

Центрирование по наружному диаметру D (рис. 2,а). В этом случае точность обработки сопрягаемых поверхностей обеспечивают: в отверстии — протягиванием, на валу – шлифованием.

По диаметру D обеспечивают сопряжение по одной из переходных посадок. По внутреннему диаметру d между деталями существует зазор.

При передаче вращающего момента на рабочих боковых сторонах действуют напряжения смятия σсм.

В соответствии с технологией обработки центрирующей поверхности в отверстии (протягивание) центрирование по наружному диаметру может быть применено при невысокой твердости ступицы (≤ 350 НВ).

Центрирование по внутреннему диаметру d (рис. 2,б). Применяют при высокой твердости ступицы (≤ 45 HRC), например, после ее закалки, когда затруднена калибровка ступицы протяжкой или дорном.

Точность обработки сопрягаемых поверхностей обеспечивают: в отверстии — шлифованием на внутришлифовальном станке, на валу — шлифованием впадины профилированными кругами, в соответствии с чем предусматривают канавки для выхода шлифовального круга.

По центрирующему диаметру d обеспечивают сопряжение по переходной посадке. Размер h площадки контакта определяют так же, как и при центрировании по наружному диаметру.

Центрирование по D или d применяют в соединениях, требующих высокой соосности вала и ступицы (при установке на валы зубчатых или червячных колес в коробках передач автомобилей, в станках, редукторах; а также при установке шкивов, звездочек, полумуфт на входных и выходных концах валов).

Центрирование по боковым поверхностям b (рис. 2,в). В сопряжении деталей по боковым поверхностям зазор практически отсутствует, а по диаметрам D и d имеет место явный зазор. Это снижает точность центрирования, но обеспечивает наиболее равномерное распределение нагрузки между выступами.

Поэтому центрирование по боковым поверхностям b применяют для передачи значительных и переменных по значению или направлению вращающих моментов, при жестких требованиях к мертвому ходу и при отсутствии высоких требований к точности центрирования: например, шлицевое соединение карданного вала автомобиля.

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем

Соединения с эвольвентным профилем (рис. 1,б) применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Боковая поверхность выступа очерчена по эвольвенте (как профиль зубьев зубчатых колес). Эвольвентный профиль отличается от прямобочного повышенной прочностью в связи с утолщением выступа к основанию и плавным переходом в основании.

Соединения обеспечивают высокую точность центрирования; они стандартизованы — за номинальный диаметр соединения принят наружный диаметр D.

По сравнению с прямобочным, соединение с эвольвентным профилем характеризует большая нагрузочная способность вследствие большей площади контакта, большего количества зубьев и их повышенной прочности. Применяют для передачи больших вращающих моментов. Шлицевые соединения с эвольвентным профилем шлицев считаются наиболее перспективными.

Применяют центрирование по боковым поверхностям S зубьев, реже — по наружному диаметру D.

Шлицевые соединения с треугольным профилем

Соединения с треугольным профилем (рис. 1,в) изготовляют по отраслевым нормалям. Применяют в неподвижных соединениях. Имеют большое число мелких выступов–зубьев (z = 20…70; т = 0,2…1,5мм). Угол β профиля зуба ступицы составляет 30°, 36° или 45°. Применяют центрирование только по боковым поверхностям, точность центрирования невысокая.

Применяют для передачи небольших вращающих моментов тонкостенными ступицами, пустотелыми валами, а также в соединениях торсионных валов, стальных валов со ступицами из легких сплавов, в приводах управления (например, привод стеклоочистителя автомобиля).

Соединения с треугольным профилем применяют также при необходимости малых относительных регулировочных поворотов деталей. Шлицевые валы и ступицы изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей с временным сопротивлением σв > 500МПа.

***



Материалы и допускаемые напряжения смятия

Шлицевые валы и ступицы изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей с временным сопротивлением σв > 500 Н/мм2 (МПа).

В Таблице 1 приведены значения [σ]см, принятые с учетом опыта эксплуатации при длительном сроке службы.

Большие значения [σ]см принимают при легких режимах работы, когда соединение большую часть времени нагружено моментами, значительно меньшими максимально длительно действующего вращающего момента.

Таблица 1. Допускаемые напряжения смятия при средних условиях эксплуатации

Тип соединения

  Неподвижное

  Подвижное

  Подвижное под нагрузкой

[σ]см, Н/мм2
≤ 350 HB	> 40 HRC
60 … 100	100 … 140
20 … 30	30 … 60
—	5 … 15

Примечание: допускаемые напряжения приведены для средних условий эксплуатации: знакопостоянная переменная нагрузка с амплитудой ≤ 10% от постоянной, соединение смазывается.

***

Расчет шлицевых соединений на прочность

• Основным критерием работоспособности шлицевых соединений является сопротивление рабочих поверхностей смятию и изнашиванию.
• Изнашивание боковых поверхностей зубьев (фреттинг-коррозия) обусловлено микроперемещениями деталей соединения вследствие упругих деформаций при действии радиальной нагрузки и вращающего момента или несовпадения осей вращения (из-за зазоров, погрешностей изготовления и монтажа).
• Смятие и изнашивание рабочих поверхностей зубьев связаны с действующими на контактирующих поверхностях напряжениями смятия, поэтому напряжение смятия σсм рассматривают, как обобщенный критерий расчета и на смятие, и на изнашивание.
• Такой расчет называется упрощенным (приближенным) расчетом по обобщенному критерию работоспособности.

Параметры шлицевого соединения выбирают по таблицам стандарта в зависимости от диаметра вала, а затем проводят упрощенный расчет, который является основным для большинства шлицевых соединений. Он основан на равномерном распределении нагрузки по зубьям, по их длине и на ограничении напряжений смятия допускаемыми значениями [σ]см, назначаемыми на основе опыта эксплуатации подобных конструкций.

1. σсм = 2×103ТКз / dсрzhlр ≤ [σ]см,       (1)
2. где: Т – расчетный вращающий момент (наибольший из длительно действующих моментов при переменном режиме нагружения, Нм); Кз = коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями из-за ошибок изготовления по шагу; Кз = 1,1…1,5; dср – средний диаметр соединения (мм); z – число зубьев; h – рабочая высота зубьев (мм); lср – рабочая длина соединения (мм); [σ]см – допускаемое напряжение смятия (Н/мм2).
3. Для соединения прямобочными зубьями:
4. dср = 0,5(D + d);     h = 0,5(D – d) – 2f,
5. где:     f – размер фаски шлицев.
6. Если расчетное напряжение σсм > [σ]см более чем на 5%, то увеличивают длину ступицы, изменяют размеры, термообработку или принимают другой вид соединения и повторяют проверочный расчет.

При проектировочном расчете шлицевых соединений после выбора размеров сечения зубьев по стандарту (Таблица 2) определяют рабочую длину зубьев lр из формулы (1).

Таблица 2. Соединения шлицевые прямобочные (выборка)

Серия

  Легкая

  Средняя

  Тяжелая

 

 

Номинальный размер z × d × D	b	f	Wи мм3	Wк мм3	А мм2
8 × 36 × 40	7	0,4	5100	10200	1130
8 × 42 × 46	8	0,4	8000	16000	1510
8 × 46 × 50	9	0,4	10450	20900	1810
8 × 36 × 42	7	0,4	5750	11500	1180
8 × 42 × 48	8	0,4	8825	17650	1580
8 × 46 × 54	9	0,5	11500	23000	1950
10 × 36 × 45	5	0,4	5700	11400	1240
10 × 42 × 52	6	0,4	8200	16400	1680
10 × 46 × 56	7	0,5	11300	23800	2010

Примечание: Wи и Wк — моменты сопротивления поперечного сечения соответственно при изгибе и кручении; А — площадь поперечного сечения.

• Если получается, что lр > 1,5d, то изменяют размеры, термообработку или принимают другой вид соединения.
• Длину ступицы принимают lст = lр + 4…6 мм и более в зависимости от конструкции соединения.
• Проектировочный расчет ведут в последовательности, изложенной в решении приведенного ниже примера.

Утонченный расчет шлицевого соединения является сложным и выполняется отдельно на смятие и на изнашивание. Он разработан только для прямобочных шлицевых соединений.

В расчете учитываются конструктивные особенности соединения, влияние поперечных сил и изгибающих моментов.

Неравномерность распределения нагрузки по зубьям и длине зубьев, приработка рабочих поверхностей, ресурс и другие факторы.

***

Пример расчета шлицевого соединения

1. Задача Подобрать шлицевое неподвижное соединение зубчатого колеса с валом.
2. Соединение передает вращающий момент Т = 210 Нм.
3. Диаметр вала d = 45 мм, материал колеса и вала – сталь марки 45 с термической обработкой – улучшение, твердость H = 290 HB.
4. Решение Проектировочный расчет

Условия эксплуатации средние, режим работы – тяжелый.

1. Выбор соединения. Принимаем наиболее распространенное прямобочное соединение с центрированием по наружному диаметру.

2. Размеры соединения. По Таблице 2 находим параметры зубьев легкой серии. Для диаметра вала d = 45 мм:

• z × d × D = 8 × 46 × 50, f = 0,4 мм.
• Средний диаметр dср и рабочая высота зуба h:
• dср = 0,5(D + d) = 0,5(50 + 46) = 48 мм; h = 0,5(D – d) – 2f = 0,5(50 – 46) — 2×0,4 = 1,2 мм.

3. Допускаемые напряжения. Для неподвижного соединения при средних условиях эксплуатации, тяжелом режиме работы и твердости материала H < 350 HB по Таблице 1 принимаем [σ]см = 60 Н/мм2.

4. Расчетная длина зубьев. Из формулы (1) при Кз = 1,3, получаем:

1. lр = 2×103ТКз / dсрzh[σ]см = (2000×210×1,3) / (48×8×1,2×60) = 19,7 мм.
2. 5. Длина ступицы колеса:
3. lст = lр + 6 мм = 19,7 + 6 = 25,7 мм.
4. Принимаем для длины ступицы ближайшее большее значение из ряда нормальных линейных размеров:
5. lст = 26 мм.
6. ***

Рекомендации по конструированию шлицевых соединений

При проектировании и конструировании шлицевых соединений следует учитывать изложенные ниже рекомендации, основанные на опыте эксплуатации и аналитических выводах:

1. Для подвижных соединений рекомендуется рабочую длину ступицы принимать не меньше диаметра вала, т. е. lр ≥ d. При коротких ступицах при перемещении их вдоль вала возможно защемление от перекоса.

2. В длинных ступицах (lст > 1,5d) необходима расточка отверстия для выхода стружки при протягивании.

3. Для облегчения входа протяжки и сборки соединения в отверстии ступицы выполняют фаски f.

4. В соединениях, воспринимающих радиальные нагрузки (зубчатые и червячные колеса, звездочки, шкивы и т. п.), зубья соединения желательно располагать симметрично относительно венцов колес, звездочек и т. д.

5. Для уменьшения изнашивания следует уменьшать зазоры в соединении, повышать точность изготовления и твердость рабочих поверхностей.

***

Классификация механических передач



Главная страница

Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Гост 6033 80 соединение шлицевое эвольвентное

Эвольвентные шлицевые соединения имеют ряд преимуществ по сравнению с прямобочными:

1. При изготовлении элементов соединения могут быть применены все технологические процессы точной зубообработки.
2. Более совершенная технология изготовления позволяет получить более высокую точность соединения.
3. Эвольвентный зуб, утолщенный у основания, более прочен.
4. Соединения могут быть косозубыми, что при определенных соотношениях угла наклона зубьев колеса и зубьев вала позволяет применять косозубые передвижные колеса в коробках скоростей.

В разделе приведены основные соотношения и размерные ряды.

Исходный контур эвольвентного шлицевого соединения

Номинальные диаметры, модули, числа зубьев эвольвентного шлицевого соединения

1. Стандарт предусматривает D от 4 до 500 мм;
2. D и m первого ряда предпочтительнее;
3. Числа зубьев, заключенные в рамки, предпочтительнее;
4. Модуль 3,5 по возможности не применять.

Выбор оборудования и инструмента

Нарезка выполняется на станках:

• фрезерных;
• строгальных;
• долбежных;
• токарных;
• протяжных.

Затем детали подвергают шлифовке на шлифовальных станках.

В мелкосерийном и единичном производстве очень часто нарезание шлицев осуществляется на шлицефрезерном или зубофрезерном оборудовании с использованием червячной фрезы и метода обкатки. Использование такого инструмента эффективно как для прямобочных, так и для эвольвентных шлицев.

Горизонтально-фрезерный станок для нарезания шлицев используется в паре с фасонной дисковой фрезой. Для одновременной нарезки нескольких пазов используют делительную головку. Стоит отметить, что для изготовления шлицов такой способ используют крайне редко из-за неточностей по шагу и ширине.

Целесообразно будет провести на горизонтально-фрезерном станке с дисковой фрезой черновую обработку детали, оставив припуск на чистовую обработку и шлифовку. Чистовую обработку пазов проводят специальными торцевыми фрезами, а для треугольного шлицевого соединения применяют треугольные фрезы.

Используется метод обкатки с применением долбяка. За высокое качество, получаемых поверхностей зубодолбежное оборудование используются в массовом производстве.

Помимо долбежных станков, широкое распространение в массовом и крупносерийном производстве шлицевых соединений получили строгальные и протяжные станки. Такое оборудование в несколько раз эффективнее и производительнее фрезерных станков.

Нарезка строганием осуществляется с применением набора резцов, количество и размеры которых зависят от числа зубьев, ширины и глубины пазов соединения. При протягивании используют инструмент под названием протяжка.

Этот инструмент имеет несколько режущих зубьев разной высоты, которые при поступательном движении срезать часть металла с заготовки.

Для изготовления эвольвентных соединений применяют холодную накатку с использованием специальных роликовых головок. Таким инструментом изготавливают изделия с большим количеством зубьев. По своей эффективности метод холодной накатки выше фрезерования в 10 раз.

После нарезки зубьев и термической обработки, все изделия подвергают шлифовке. Это позволяет добиться требуемой шероховатости и избежать зацепления сопрягаемых деталей в работе. Для шлифования используют следующий инструмент:

• фасонный круг;
• дисковый круг;
• конический круг.

Для шлифования внутренних поверхностей в некоторых случаях применяют оправку.

Соединение шлицевое эвольвентное с углом профиля 30° по ГОСТ 6033-80. Допуски

В разделе приведены допуски и посадки шлицевых эвольвентных соединений. Центрирование эвольвентных шлицевых соединений производят в большинстве случаев по боковым сторонам зубьев; при особо высоких требованиях к точности соединения применяется центрирование по наружному диаметру. Даны примеры условных обозначений.

Читать также: Самодельные заточные станки для строгальных ножей

Расположение поля допуска ширины впадины e втулки

Расположение полей допусков толщины зуба s вала

Центрирование по боковым поверхностям

Центрирование по наружному диаметру

Допуски и основные отклонения для центрирующих диаметров Df и da — по СТ СЭВ 145-75.

Допуски нецентрирующих диаметров

Условное обозначение эвольвентных шлицевых соединений

• Примеры условных обозначений:
• а) соединения D=50 мм, m=2 мм с центрированием по боковым сторонам зубьев с посадкой по боковым сторонам зубьев 9H/9g:
• 50х2х9H/9g ГОСТ 6033-80
• То же, втулки соединения:
• 50х2х9H ГОСТ 6033-80
• То же, вала соединения:
• 50х2х9g ГОСТ 6033-80
• б) соединения D=50 мм, m=2 мм с центрированием по Df с посадкой по диаметру центрирования H7/g6:
• Купить ГОСТ 6033-80 — бумажный документ
• с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО «ЦНТИ Нормоконтроль».

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

• Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
• Курьерская доставка (7 дней)
• Самовывоз из московского офиса
• Почта РФ

Распространяется на шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев, расположенных параллельно оси соединения, с углом профиля 30 градусов и устанавливает исходный контур, форму зубьев, номинальные диаметры, модули и числа зубьев, номинальные размеры и измеряемые величины при центрировании по боковым поверхностям зубьев, а также допуски и посадки.

Стандарт соответствует ИСО 4156-1981 в части методов контроля

Шлицевое соединение

Использование шлицевого соединения — один из способов жесткой передачи крутящего момента.

Шлицы, по сравнению со шпоночным соединением обладают несколькими преимуществами — лучшей прочностью, точностью и технологичностью.

Шпонки необходимо подгонять, поэтому их рекомендуется применять в единичном или мелкосерийном производстве. Шлицы, в отличае от шпонок, взаимозаменяемы, и рекомендуется использовать в крупносерийном и массовом производстве.

1. Шлицы считаются более технологичным соединением, чем шпонка, внутренние шлицы изготавливают протягиванием, наружные — фрезерованием (червячными фрезами), долблением, строганием.
2. В технике применяются прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, эвольвентные шлицы.
3. Наибольшее распространение получили прямоугольные шлицы.

Оглавление

• 1 Исходный контур и форма зубьев
• 2 Номинальные диаметры, модули и числа зубьев
• 3 Предельные отклонения от параллельности сторон зубьев вала и втулки
• 4 Номинальные размеры и измеряемые величины
• 5 Допуски и посадки
• 6 Условные обозначения
• 7 Методы контроля
• Приложение 1 Выбор величин параметров шлицевых соединений HF и hf в зависимости от вида применяемого инструмента
• Приложение 3 Допуски и посадки при центрировании по внутреннему диаметру
• Приложение 4 Расчет предельных отклонений и контрольных размеров
• ×

Дата введения:	01.01.1982
Добавлен в базу: