Шлицевые (зубчатые) соединения

Шлицевое соединение условно можно рассматривать как многошпоночные, у которого шпонки (зубья) выполнены за одно целое с валом и входят в соответствующие пазы (шлицы), выполненные в ступице детали (рисунок 2.19). На валу зубья фрезеруют или нарезают, а пазы в ступице детали получают методом протяжки.

Рисунок 2.19 – Шлицевое (зубчатое) соединение: 1 – вал; 2 – ступица детали

Преимущества:

1. Более высокая нагрузочная способность.

2. Высокая надежность при передаче динамических и реверсивных нагрузок.

3. Лучшее центрирование соединяемых деталей.

4. Уменьшается число соединяемых деталей и длина ступицы.

5. В меньшей степени ослабляется сечение вала (вал можно считать гладким по внутреннему диаметру).

Недостатки:

Более сложная технология изготовления и соответственно, более высокая стоимость изготовления.

Классификация:

1. По характеру соединения различают подвижные и неподвижные шлицевые соединения.

2. По форме зуба различают прямобочные, эвольвентные и треугольные шлицевые соединения.

3. По способу центрирования относительно вала различаю центрирование по боковым поверхностям, внутреннему и наружному диаметру.

Центрирование по боковым поверхностям обеспечивает более равномерное распределение нагрузки между зубьями, что повышает нагрузочную способность соединения. Центрирование по d и D обеспечивает высокую соосность соединения. При этом более предпочтительно центрирование по D (при НВ ступицы ≤ 350). При высокой твердости материала ступицы ведут центрирование по d.

Параметры прямобочных шлицевых соединений стандартизованы (ГОСТ 1139 - 80). Обозначение соединения: z × d × D, где z – число зубьев. Различают соединения легкой, средней и тяжелой серии, которые отличаются высотой зубьев и их числом.

В настоящее время в машиностроении чаще используют (~ 80 %) прямобочные соединения. Перспективными являются эвольвентные (ГОСТ 6033 - 80). Треугольные встречаются редко.

К основным видам отказов шлицевых соединений относят износ и смятие рабочих поверхностей. Упрощенный расчет шлицевых соединений проводят по критерию смятия

(2.73)

где - средний диаметр; - высота зуба (f – высота фаски); z – число зубьев; l – длина ступицы; К_Н – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями (0,7 ÷ 0,8).

Для эвольвентного профиля h = 0,8m; d_cp = D – 1,1m, где m – модуль.