6 . ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШПОНОЧНЫХ И ШЛИЦЕВЫХ
СОЕДИНЕНИЙ
Шпоночные и шлицевые соединения предназначены для закрепления на валах различных деталей (зубчатых колес, шкивов, звездочек, маховиков и т. д.) и передачи крутящего момента.
Шпоночные соединения бывают напряженные (с помощью клино- вых шпонок) и ненапряженные (с помощью призматических, сегментных, тангенциальных и цилиндрических шпонок), а также неподвижные и по- движные (например, в коробках передач).
Наиболее распространены призматические и сегментные шпонки. Основной параметр, по которому выбирают стандартную шпонку или шлицевое соединение, – диаметр вала. По диаметру вала подбирается се- чение стандартной шпонки, далее уточняется ее длина. Призматическая шпонка рассчитывается на смятие и срез.
У стандартных призматических шпонок (рис. 6.1) основной расчет на смятие. Рассчитывают напряжения смятия. Условие прочности
где T – вращающий момент, Н∙м; h – высота шпонки, м; d – диаметр ва- ла, м; lр – рабочая длина шпонки, м; – допускаемые напряжения смятия, Па.
Рис. 6.1. Параметры соединения с помощью призматической шпонки
 Шлицевые соединения можно рассматривать как многошпоночные. Они передают бóльшую нагрузку, по сравнению со шпонками, однако усложняют технологию изготовления вала. Бывают прямобочные, эволь- вентные и треугольные (рис. 6.2).
Рис. 6.2. Вид шлицевых соединений: а – прямобочное; б – эвольвентное; в – треугольное
Шлицевые соединения центрируют по наружному диаметру D, внутреннему диаметру d и боковым граням.
Упрощенный расчет по обобщенному критерию для прямобочных шлицев осуществляют по формуле
где Kз – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по зубьям. В зависимости от степени точности изготовления Kз = 0,7…0,8; z – число зубьев (шлицев); h – рабочая высота зубьев, h = (D – d)/2; dср – средний диаметр соединения, dср = (D + d)/2; lp – рабочая длина зубьев.
Геометрию эвольвентных шлицев рассчитывают как геометрию зубьев зубчатых колес. Допускаемые напряжения смятия для шлицевых соединений можно ориентировочно принимать по табл. 5.1. Размеры соединений представлены в табл. Д.4.
Табл. 6.1. Допускаемые напряжения смятия для расчета шлицевых соединений при средних условиях эксплуатации
Тип соединения
|
[σ см], МПа
|
350 НВ
|
40 НRC
|
Неподвижное
Подвижное (блок шестерен коробки передач)
Подвижное (соединение карданного вала)
|
60…100
20…30
–
|
100…140
30…60
5…15
|
В табл. 6.1 приведены значения напряжений смятия для средних условий эксплуатации. Для тяжелых условий данные значения уменьшают на 30...50 %, для легких (хороших) ‒ увеличивают на 20...40 %.
По ГОСТ 23360-78 (табл. Д.3) выбираем шпонку призматическую обыкновенную со следующими размерами: ширина b = 14 мм, высота h = 9 мм. Допускаемые напряжения
где s – принятый коэффициент запаса прочности, s = 2; – предел текучести, для стали 45 = 360 МПа.
При переходных посадках [σ см] = 80…150 МПа, а при посадках с натягом [σ см] = 110…200 МПа [1]. Принимаем [σ см] = 150 МПа. Определяем минимальную рабочую длину шпонки из формулы:
Длина паза шестерни lП = 40 мм. Предполагается, что паз несквозной с закругленными концами. Длина его рабочего участка lПр = lП – b = 40 – 14 = 26 мм. Полученное значение lПр > lp, значит, шпоночное соединение работоспособно.
 |
Скачать 1.27 Mb.