Соединения шлицевые

Общие сведения. Шлицевое соединение (рис. 3.62, а) – это зубчатое соединение, состоящее из шлицевого вала и шлицевой втулки.

Соединение обеспечивают выступы на валу и впадины такого же профиля во втулке (рис. 3.62, б), поэтому его можно рассматривать как многошпоночное соединение, в котором шпонки и пазы под них выполнены как единое целое с валом и ступицей и расположены параллельно их осям. Так как на валу выполнено несколько шлицев (зубьев), то это соединение по сравнению со шпоночным соединением имеет значительные преимущества:

– лучшее направление при перемещении детали вдоль оси вала;

– детали на шлицевых валах лучше центрируются (центрирование – плотный контакт поверхностей зубьев с поверхностями впадин); – напряжение смятия на гранях шлица значительно меньше, чем на рабочих поверхностях шпонок; 

– прочность вала со шлицами при динамических и переменных нагрузках выше, чем у валов со шпоночным соединением. Шлицевые соединения нашли широкое применение в тракторостроении, авиационной и станкостроительной промышленности. В зависимости от формы поперечного сечения выступов зубчатые (шлицевые) соединения делят на соединения: прямобочного профиля (рис. 3.63, а), эвольвентного профиля (рис. 3.63, б) и треугольного профиля (рис. 3.63, в).

Классификация шлицевых соединений приведена на рис. 3.64. Наибольшее распространение в машиностроении получили зубчатые (шлицевые) соединения с прямобочным профилем зубьев.

Соединения шлицевые прямобочные.Стандарт предусматривает подразделение зубчатых (шлицевых) прямобочных соединений в зависимости от передаваемой нагрузки на легкую, среднюю и тяжелую серии, отличающиеся высотой и числом зубьев.Шлицевые соединения различают по способу центрирования втулки (ступицы) относительно шлицевого вала, осуществляемого за счет соприкосновения по различным элементам поверхности (рис. 3.64).

От способа центрирования зависит профиль шлицев. В табл. 3.17 изображены различные формы исполнения выступов и впадин для шлицев прямобочного профиля, предусмотренные ГОСТ 1139–80.

Зубья шлицевого вала имеют скругления или фаски (исполнение 3) или канавки во впадинах (исполнение 1). Пазы втулки на углах также имеют фаски (табл. 3.18), которые могут быть заменены закруглением с радиусом, равным размеру сфаски.

Радиусы скруглений r и фаски с на зубьях и во впадинах, чтобы не затемнять чертеж и увеличить размеры изображения рекомендуется показывать c помощью выносного элемента, как это представлено в табл. 3.18.

Способ центрирования зубчатых соединений выбирают по конструктивным и технологическим соображениям.

Условное обозначение (рис. 3.65) шлицевых соединений с прямобочным профилем включает:

а) букву, обозначающую поверхность центрирования – d, Dили b;

б) число зубьев и номинальные размеры d, D и b соединения, вала и втулки; 

в) обозначения полей допусков или посадок по диаметрам (dиD) и по боковым сторонам (b), помещенные после соответствующих размеров.

Условные изображения зубчатых валов, отверстий и их соединений. Условные изображения зубчатых (шлицевых) валов, отверстий и их соединений и правила выполнения элементов соединений (зубьев) на чертежах зубчатых валов и отверстий устанавливает ГОСТ 2.409–74. Окружности и образующие поверхности выступов зубьев вала (рис. 3.66, а) и отверстия (рис. 3.66, б) показывают сплошными основными линиями.

Границу зубчатой поверхности вала, а также границу между зубьями полного профиля и сбегом (рис. 3.67) показывают сплошной тонкой линией.

Окружности и образующие поверхностей впадин на изображениях зубчатого вала и отверстия (рис. 3.66, 3.67) показывают сплошными тонкими линиями. При этом сплошная тонкая линия поверхности впадин на проекции вала на плоскость, параллельную оси (см. фронтальную проекцию), должна пересекать линию границы фаски (рис. 3.66, а; 3.67). 

Образующие поверхностей впадин на продольных разрезах вала (рис. 3.67; 3.68, а) и отверстия (рис. 3.66, б) выполняют сплошными основными линиями.

На проекции вала (рис. 3.66, а) и отверстия (рис. 3.66, б) на плоскость, перпендикулярную его оси, а также в поперечных разрезах и сечениях (рис. 3.69, а, б) окружности впадин выполняют сплошными тонкими линиями.

На изображениях, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную к оси зубчатого вала (рис. 3.66, а; 3.67) и отверстия (рис. 3.66, б), изображают профиль одного зуба (выступа) и двух впадин.

Допускается изображать большее число зубьев и впадин. На этих изображениях фаски на конце зубчатого вала (рис. 3.70, а) и в отверстии (рис. 3.70, б) не показывают. 

Если секущая плоскость проходит через ось зубчатого вала или отверстия, то на разрезах и сечениях валов зубья условно совмещают с плоскостью чертежа и показывают нерассеченными (рис. 3.68, а), а на разрезах и сечениях отверстий впадин условно совмещают с плоскостью чертежа (рис. 3.69, а, б; 3.71).

При изображении зубчатого вала или отверстия в разрезе или сечении линии штриховки проводят: а) в продольных разрезах и сечениях – до линии впадин (рис. 3.66, а; 3.67; 3.68); б) в попе- речных разрезах и сечениях – до линии выступов (рис. 3.69, 3.71). 

Если секущая плоскость проходит через ось зубчатого соединения, то при его изображении на разрезе показывают только ту часть поверхности выступов отверстия, которая не закрыта валом (рис. 3.72, а).

Радиальный зазор между зубьями и впадинами вала и отверстия не показывают (рис. 3.72, б).

Нанесение размеров.На изображениях зубчатых валов, полученных проецированием на плоскость, параллельную оси, указывают длину зубьев полного профиля l1 до сбега (рис. 3.73, а):

В зависимости от технологических особенностей изготовления и способов контроля параметров допускается указывать еще один из размеров: или полную длинуl зубьев (рис. 3.73, б), или наибольший радиус инструмента (фрезы) Rmax(рис. 3.73, в),или длину сбега l2(рис. 3.73, г).

Примеры условного обозначения зубчатого (шлицевого) прямобочного соединения и нанесения размеров. При выполнении чертежей деталей стандартизованного зубчатого соединения условное обозначение вала или отверстия указывают в технических требованиях или на полке линии-выноски в соответствии с ГОСТ 2.409–74.

На учебных чертежах допускается применять условное обозначение в упрощенном виде, не указывая полей допусков.

Для валов, втулок и их соединений условное обозначение в буквенном виде выглядит следующим образом:

E – z ´ d ´ D ´ b,

где E – поверхность центрирования d, Dили b;

z – число зубьев;

d–внутренний диаметр;

D –наружный диаметр;

b –ширина зуба.

Примеры условного обозначения зубчатого (шлицевого) вала с прямобочным профилем зубьев при центрировании:

– по внутреннему диаметру: d–8 ´ 42 ´ 48 ´ 8;

– по наружному диаметру: D–8 ´ 42 ´ 48 ´ 8;

– по боковым сторонам зубьев: b–8 ´ 42 ´ 48 ´ 8.

Размерные числа, указанные в примерах относятся к средней серии.

Примеры обозначения на чертежах приведены на рис. 3.74:

а – для шлицевого вала с прямобочным профилем зубьев;

б – то же для втулки;

в – для шлицевого соединения при центрировании по внутреннему диаметру.

На сборочных чертежах допускается указывать условное обо- значение зубчатого соединения по ГОСТ 2.409–74 или другому нормативно-техническому документу. Условное обозначение указывают на полке линии-выноски, проведенной от наружного диаметра вала как для прямобочного, так и для эвольвентного шлицевых соединений. Пример условного изображения и обозначения шлицевого прямобочного соединения приведен на рис. 3.74, в. Данное соединение относится к легкой серии. 

В табл. 3.19 приведены параметры шлицевых прямобочных соединений в соответствии с ГОСТ 1139–80.

Соединения шлицевые с эвольвентным профилем зубьев. Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев, расположенных параллельно оси соединения, с углом профиля 30? имеют следующие преимущества перед прямобочными:

– повышенную прочность на изгиб и смятие вследствие утолщения профиля зуба у основания;

– высокую точность и технологичность изготовления благодаря применению зубонарезных станков;

– лучшее центрирование сопрягаемых деталей;

– возможность компенсации перекосов в соединении путем придания зубьям бочкообразной формы на специальном оборудовании.

Исходный контур и форма зубьев шлицевых соединений зависят от способа центрирования втулки относительно вала (табл. 3.18).

В эвольвентных шлицевых соединениях центрирование обычно производят по боковым поверхностям зубьевb. По наружному диаметруD центрирование выполняют для повышения точности вращения деталей. Допускается применять центрирование по внутреннему диаметру, но его практически не применяют.

Изображения эвольвентных (табл. 3.20) шлицевых валов и отверстий выполняется по тем же правилам, как и для прямобочных.

На чертежах деталей с эвольвентным профилем дополнительно тонкой штрихпунктирной линией наносят образующие и окружности делительной поверхности, как на валу, так и в отверстии (табл. 3.20).

Условные обозначения.Обозначения на чертежах зубчатых (шлицевых) эвольвентных соединений (рис. 3.75), валов и втулок должны содержать по ГОСТ 6033–80:

а) номинальный (исходный) диаметр соединения D;

б) модуль m;

в) обозначение посадки (полей допусков вала и втулки), помещаемое после размеров центрирующих элементов; г) обозначение стандарта.

Примеры условных обозначений:

а) эвольвентное шлицевое соединение D = 50 мм, m = 2 мм, при центрировании по боковым поверхностям зубьев b (табл. 3.18), с посадкой по боковым поверхностям зубьев 9H /9g (рис. 3.72):

50 ´ 2 ´ 9H /9g ГОСТ 6033–80;

втулка того же соединения: 50 ´ 2 ´ 9H ГОСТ 6033–80;

вал того же соединения: 50 ´ 2 ´ 9g ГОСТ 6033–80;

б) эвольвентное шлицевое соединение: D = 40 мм, m = 2 мм, при центрировании по наружному диаметру Dt, с посадкой по центрирующему диаметру H7 /g6:

40 ´ H7 /g6 ´ 2 ГОСТ 6033–80

втулка того же соединения: 40 ´ H7 ´ 2 ГОСТ 6033–80

вал того же соединения: 40 ´ g6 ´ 2 ГОСТ 6033–80

в) эвольвентное шлицевое соединение: D = 50 мм, m = 2 мм, при центрировании по внутреннему диаметру dt, с посадкой по центрирующему диаметру H7 /g6:

i 50 ´ 2 ´ H7 /g6 ГОСТ 6033–80;

втулка того же соединения: i 50 ´ 2 ´H7 ГОСТ 6033–80;

вал того же соединения i 50 ´ 2 ´ g6 ГОСТ 6033–80.

На учебных чертежах обычно ограничиваются указание номинального диаметра D, модуля m и обозначением стандарта.

Соединения шлицевые с треугольным профилем зубьев. Шлицевые соединения с треугольным профилем зубьев находят применение для неподвижного соединения деталей при передаче небольших крутящих моментов. Такой вид соединения используется для замены прессовых соединительных посадок, а также в тонкостенных втулках.

Профиль треугольных зубьев и параметры шлицевого соединения не стандартизированы.

Основными параметрами соединений с треугольным профилем являются: номинальный диаметр D = 5–80 мм; число зубьев z = 20– 70; модуль m = 0,2–1,5 мм; угол профиля − 90, 72, 60?. 

Центрирование в этом случае осуществляется только по боковым сторонам профиля. Условное обозначение шлицевого соединения с треугольным профилем (рис. 3.76) включает в себя: буквы Тр, номинальный диаметр соединения Db, число зубьев z, предельные отклонения и нормативно-технический документ.