Гост 1139-80. основные нормы взаимозаменяемости. соединения шлицевые прямобочные. размеры и допуски (с изменениями n 1, 2)

Центрирование и посадки

Если шлицевое эвольвентное соединение центрируется по наружному радиусу, по формуле рассчитываются основные размеры:

где d – диаметр делительной окружности;

m – модуль зуба выла и впадины втулки;

z – число зубьев.

Расчет номинальной делительной окружности для настройки инструмента рассчитывается по формуле:

s =е=0,5π m + 2х m tg α;

s – номинальная делительная окружность на валу;

e – делительная окружность по впадине втулки;

x – смещение формы исходного контура;

ɑ – угол наклона эвольвенты зуба, для шлицевых соединений он равен 30°.

На эвольвентные шлицы рассчитывается размер смещения от исходного контура:

И номинальный размер по впадинам втулки равен максимальному диаметру при центрировании по нему:

При центрировании по боковым поверхностям зубьев:

da – номинальный диаметр вала, вершин зубьев;

D – наружный размер впадины втулки;

Допуск на нецентрированные размеры зависит от типа термической и поверхностной обработки и определяется по таблице предельных отклонений, которая имеется в ОСТ 1 00086-73

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.

При центрировании по наружному диаметру –

При центрировании по боковой поверхности эвольвентного соединения –

Где – 8 число зубьев;

S₄ – коэффициент, учитывающий исполнение по форме эвольвенты.

В технической сопроводительной документации указываются характеристики на шлицы:

На чертеже детали обозначение обозначение для вала:

Аналогичное значение для отверстия втулки:

https://youtube.com/watch?v=MCE6Cl0B8nY

Все обозначения приведены для соединения с наружным диаметром вала 6 мм.

Центрирование и посадки

Если шлицевое эвольвентное соединение центрируется по наружному радиусу, по формуле рассчитываются основные размеры:

d = m·z;

где d – диаметр делительной окружности;

m – модуль зуба выла и впадины втулки;

z – число зубьев.

Расчет номинальной делительной окружности для настройки инструмента рассчитывается по формуле:

s =е=0,5π m + 2х m tg α;

где:

s – номинальная делительная окружность на валу;

e – делительная окружность по впадине втулки;

x – смещение формы исходного контура;

ɑ – угол наклона эвольвенты зуба, для шлицевых соединений он равен 30°.

На эвольвентные шлицы рассчитывается размер смещения от исходного контура:

xm = 0,5

И номинальный размер по впадинам втулки равен максимальному диаметру при центрировании по нему:

Df = D.

При центрировании по боковым поверхностям зубьев:

da = D — 0,2m

где:

da – номинальный диаметр вала, вершин зубьев;

D – наружный размер впадины  втулки;

M – модуль зуба.

Допуск на нецентрированные размеры зависит от типа термической и поверхностной обработки и определяется по таблице предельных отклонений, которая имеется в ОСТ 1 00086-73

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.

При центрировании по наружному диаметру –

При центрировании по боковой поверхности эвольвентного соединения –

Где – 8 число зубьев;

S₄ – коэффициент, учитывающий исполнение по форме эвольвенты.

В технической сопроводительной документации указываются характеристики на шлицы:

Э_в 4×0,5×8 S₄d8 по ОСТ 1 00086-73;

или

Шлицы Э_в 4×0,5×8 S₄ по ОСТ 1 00086-73

На чертеже детали обозначение обозначение для вала:

Аналогичное значение для отверстия втулки:

https://youtube.com/watch?v=MCE6Cl0B8nY

Все обозначения приведены для соединения с наружным диаметром вала 6 мм.

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.

Способы центрирования

Существует несколько способов выровнять по центру прямобочное шлицевое соединение. Один из них – по наружному диаметру. Для этого вал фрезеруют, а затем шлифуют по наружному диаметру. Кстати, это самый дешевый и эффективный метод центрирования. Втулка протягивается механически. Такой метод используется тогда, когда поверхность отверстия втулки не подвергалась термообработке или же термическому улучшению. Если говорить о дорогостоящих методах, то это центрирование по внутреннему диаметру. Дело в том, что вал фрезеруется, а затем шлифуется по боковым поверхностям. Способ применяется только при предварительной термической обработке вала и втулки. Чтобы получить равномерно распределенную нагрузку на каждый шлиц, используют центрирование по боковым сторонам. Отверстие и вал улучшаются термически. Чаще всего такое центрирование применяют для соединений с большим крутящим моментом и немалой нагрузкой.

Обозначение шлицевого соединения

В обозначении шлицев указывается:

1. буква, указывающая на поверхность центрирования, ри центрировании по наружному диаметру в начале обозначения указывается — D, по внутреннему диаметру — d, при центрировании по боковым поверхностям — b.
2. число зубьев
3. внутренний диаметр d (при надобности, с полем допуска)
4. наружный диаметр D (с полем допуска на размер)
5. ширина зуба b (с полем допуска на размер)

Если размер не является центрирующим, то допускается не указывать на него поле допуска.

Пример обозначения шлицев

Для составления конструкторской документации обозначим вал с центрированием по внутреннему диаметру d=36 мм, допуском f7, восемью шлицами, внутренним диаметром D=40 мм с допуском a11, шириной зуба 7 мм с допуском f9.

Для втулки этого же шлицевого соединения обозначение будет выглядеть следующим образом:

Источник

Маркировка

Размеры номинального диаметра резьбы могут составлять:

• 6;
• 8;
• 10;
• 12;
• 14;
• 16;
• 18;
• 56;
• 80;
• 95;
• 170;
• 200 мм (встречаются еще и другие габариты).

Маркировка тары для крепежей должна включать следующее:

• официальный товарный знак (иногда в сочетании с наименованием фирмы);
• условные знаки метизов;
• массу нетто или количество в штуках.

В каждую упаковку можно вкладывать только крепежные изделия совершенно однородного типа. То есть, если туда помещают круглые модели, то квадратные и любые другие формы использовать нельзя. Это же относится и к размерам, к используемым маркам материалов и покрытий. Для изготовления шлицевых гаек может применяться либо нержавеющая сталь, либо латунь. Поверх нержавеющего металла может быть нанесено различное покрытие.

Гайки под стопорные шайбы могут быть категории от HM 3044 до HM 3192. Другой возможный ряд – от HM 30/500 до HM 30/710. Масса гаек в маркировке рассчитывается из предположения о плотности стали 7,85 г на 1 кв. см. Иногда практикуется нанесение не трапецеидальной, а метрической резьбы – что также должно быть маркировано.

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.

4.2.1 Назначение, краткая характеристика и классификация шлицевых соединений

Шлицевые
соединения предназначены для передачи
больших крутящих моментов, они имеют
большую усталостную прочность, высокую
точность центрирования и направления.
Достигается это высокой точностью
размером формы и расположения зубьев
(шлицев) по окружности.

В
зависимости от профиля зубьев шлицевые
соединения делятся напрямобочные,
эвольвентные и треугольные. Наибольшее
распространение получили шлицевые
соединения с прямобочным профилем зуба
(рисунок 4.8), имеющие четное число зубьев
(6, 8, 10, 16, 20). Выполняются прямобочные
шлицевые соединения по ГОСТ 1139, в котором
устанавливается три градации высоты
чисел зубьев для одного и того же
диаметра. В соответствии с этим соединения
делятся на легкую, среднюю и тяжелую
серии (таблица 4.3). Выбор серии зависит
от величины передаваемой нагрузки.

Рисунок
4.8 – Основные элементы шлицевого
соединения с прямобочным профилем зуба:
а
–сечение
втулки; б
–
сечение вала

Шлицевые
соединения с эвольвентным профилем
зуба (ГОСТ 6033) стандартизированы для
модулей т=0,5…
10 мм, для диаметров 4…500 мм и чиселзубьев
z
= 6.. .82. Угол профиля зуба α =30°.

Шлицевые
соединения с эвольвентным профилем
зубьев по сравнению с прямобочными
передают большие крутящие моменты,
имеют меньшую (на 10…40 %) концентрацию
напряжений у основания зубьев, повышенную
Циклическую прочность и долговечность,
обеспечивают лучшее центрирование и
направление деталей, просты в изготовлении,
так как их можно фрезеровать методомобкатки.
Шлицевые соединения с эвольвентным
профилем зубьев широкоприменяются
в автомобилестроении. Пример обозначения
при центрировании по боковым сторонам
зубьев: 50×2×9H/9g
ГОСТ 6033 указывает, что номинальный
диаметр равен 50 мм, модуль т
= 2мм,
посадка по боковым сторонам зубьев
9H/9g.

Шлицевые
соединения с треугольным профилем не
стандартизированы, они имеют мелкие
зубья. Угол профиля характеризуется
углом впадины на валу 2β.
Основными параметрами соединений этого
типа являются: т=
0,3…0,8 мм; z
=
15…70;
2β
= 90° или 72°.

Шлицевые
соединения с треугольным профилем
применяются чаще всего вместо посадок
с натягом, когда последние нежелательны,
а также при тонкостенных втулках для
передачи небольших крутящих моментов.

Таблица
4.3
– Основные
размеры по ГОСТ 1139 прямобочных шлицевых
соединений, мм

Z×d×D	b	d1	R	Z×d×D	b	d1	R	Z×d×D	b	d1	R
Легкая серия	Средняя серия	Тяжелая серия
6×23×26	6	22,1	0,2	6×11×14	3,0	9,9	0,2	10×16×20	2,5	14,1	0.2
6×26×30	6	24,6	«	6×13×16	3,5	12,0	«	10×18×23	3,0	15,6	«
6×28×32	7	26,7	«	6×16×20	4,0	14,5	«	10×21×26	3,0	18,5	«
8×32×36	6	30,4	0,3	6×18×22	5,0	16,7	«	10×23×29	4,0	20,3	«
8×36×40	7	34,5	«	6×21×25	5,0	19.5	«	10×26×32	4,0	23,0	0,3
8×42×46	8	40,4	«	6×23×28	6,0	21.3	«	10×28×35	4,0	24,4	«
8×46×50	9	44,6	«	6×26×32	6,0	23,4	0,3	10×32×40	5,0	28,0	«
8×52×58	10	49,7	0,5	6×28×34	7,0	25.9	«	10×36×45	5,0	31,3	«
8×56×62	10	53,6	«	8×32×38	6,0	29,4	«	10×42×52	6,0	36,9	«
8×62×68	12	59,8	«	8×36×42	7,0	33,5	«	10×46×56	7,0	40,9	0,5
10×72×78	12	69.6	«	8×42×48	8,0	39.5		16×52×60	6,0	47,0	«
10×82×88	12	79,3	«	8×46×54	9,0	42,7	0.5	16×56×65	5,0	50,6	«
10×92×98	14	89,4	«	8×52×60	10,0	48,7	«	16×62×72	6,0	56,1	«
10×102×108	16	99,9	«	8×56×65	10,0	52,2	«	16×72×82	7,0	65,9	«
10×112×120	18	108,8	«	8×62×72	12,0	57.8	«	20×82×92	6,0	75,6	«
				10×72×82	12,0	67,4	«	20×92×102	7,0	85,5	«
				10×82×92	12,0	77,1		20×102×115	8,0	94,0	«
				10×92×102	14,0	87,3		20×112×125	9,0	104,0
				10×102×112	16,0	97,7	«				«
				10×112×125	18,0	106,3	«				«
Примечание: Размер Rсоответствует максимальному значению

Выбор
типа шлицевых соединений связан с их
конструктивными и технологическими
особенностями. Для точных соединений,
которые предназначены для передачи
значительных крутящих моментов и имеют
реверсивное движение, целесообразнее
применять соединения с эвольвентным
профилем при центрировании по боковым
сторонам зубьев.

В
настоящем пособии рассматриваются
только шлицевые соединения с прямобочными
шлицами.

Обозначение шлицевых эвольвентных соединений

Варианты условных обозначений эвольвентных шли­цевых соединений на чертежах показаны на рис 17.

Центрирование по боковым сторонам

Рисунок 17. Шлицевое эвольвентное соединение при центрировании по боковым сторонам зубьев.

Шлицевое эвольвентное соединение с D = 65мм; т = 3 мм, при центрировании по боковым сторонам зубьев с посадкой 9H/9g.

Центрирование по наружному диаметру:

Центрирование по внутреннему диаметру:

здесь: D=65, m=3, центрирование по внутреннему диаметру с посадкой H7/g6, посадки остальных поверхностей предусмотрены в табл.5.

Предельные значения радиального биения должны соответствовать значениям табл…., а ориентировочно это половина суммарного допуска

T ( т.е. Fr = 0,5 T ).

Пример выбора параметров эвольвентного шлицевого соединения.

Для подвижного шлицевого соединения D = 50 мм, с модулем т = 2 мм, без повышенных требований к соосности, выбрать геометрические параметры, определить предельные размеры вала и втулки, представить схему расположения полей допусков с оценкой предельных зазоров.

Принимаем центрирование шлицевого соединения по боковым поверхностям зубьев. По номинальному (исходному) диаметру соединения D = 50 мм и модулю т = 2 мм, по табл. 2 определяем число зубьев z = 24.

• Геометрические параметры получаем в соответствии с табл. 1,
• где:
• для вала толщина зуба по делительной окружности
• s =(π/2) m+2 Xm tgα,
• здесь смещение исходного контура будет:

Xm=0.5(D — m z -1.1 m)

Xm=0.5 · (50 — 2·24 -1.1·2) = -0,1мм

1. Теперь:
2. s =(3,1415/2) · 2+2· (-0,1) · 0,5773
3. s =3,1415+(-0,11547)=3,026мм
4. для шлицевой втулки ширина впадины по делительной окружно­сти
5. s=e=3,026мм
6. диаметр окружности вершин зубьев:
7. da =d-0,2m
8. da =50-0,2·2=49,6 мм.
9. диаметр окружности вершин зубьев втулки
10. Da = D – 2m
11. Da = 50 – 2·2 = 46мм.
12. Диаметр делительной окружности вычисляем
13. d = mz = 2·24 =48мм.

Принимаем плоскую форму дна впадины и согласно примечанию к табл. 4. определяем, диаметр окружности впадин вала

• df тах = D­- 2,2т = 50 — 2,2·2 = 45,6 мм
• Диаметр окружности впадины втулки будет
• Df = D = 50 мм.

Учитывая заказанную подвижность соединения выбираем посадки с зазорами. на каждый размер шлицевых деталей по табл.4.

Для центрирования по боковым сторонам предусмотрены предпочтительные посадки 9H/9h и 9H/9g,больший зазор у 9H/9g, её принимаем и получаем формулу соединения.

По таблице приложения 22 выписываем параметры, для шлицевой втулки c полем 9H при D = 50 мм, и модуля т = 2 мм, ES=+71, ESe=+26, EI=0, для шлицевого вала c с полем 9g: es=-11, ese=-37, ei=-82.

Для большего диаметра примем посадку H16/d9 по таблице 4. Параметры шлицевой втулки по Df=50 ,будут определены по таблицам приложения: EI=0, ES=+1600, шлицевого вала по da= 49,6,es=-80,ei=-142.

Для меньшего диаметра по табл. 4 принимаем посадку H11/h16 определяя характеристики по таблицам допусков и посадок, приложения. Параметры шлицевой втулки при Da=46, будут EI=0, ES=+160, шлицевого вала при df= 45,6, es=0, ei=-1600мкм,

По полученным значениям отклонений не трудно получить предельные размеры поверхностей соединения. Результаты удобно представить в виде таблицы табл.6. Подсчитываем предельные размеры и допуски, занося в таблицу.

Таблица 6. Результаты.

Параметр мм	Поле допуска	Предельные отклонения мкм	Предельные размеры мм	Допуск мм
ES (es)	ESe (ese)	EI (ei)	max	min
Шлицевый вал
s=3,026	9g	-11	-37	-82	2,989	2,944	0.045
da=49,6	d9	-80	—	-142	49,520	49,458	0,062
df=45,6	h16	—	-1600	45,6	44,0	1,6
Шлицевая втулка
e=3,026	9H	+71	+26	3,097	3,052	0,045
Df=50	H16	+1600	—	51,6	50,0	1,6
Da=46	H11	+160	—	46,16	46,0	0,16

Схемы расположения полей допусков изображены на рис.9.

1. Рисунок 18. Графическое представление посадок шлицевого соединения 65x3x 9H/9g Гост 6033-60
2. Определяем наибольший Smax и наименьший Smin зазоры для посадки 9H/9g по боковым поверхностям зубьев:
3. Smax =eimax — Smin = 3,097 — 2,944 = 0,153мм;
4. Smin =eimin — Smax = 3,052 — 2,989 =0,063 мм.



Шлицевые соединения

Шлицевое соединение – разъемное соединение втулки и вала при помощи пазов и выступов на них. Оно может быть как подвижным, так и неподвижным.

Основные типы изготавливаемых шлицевых соединений: прямобочные и эвольвентные. Так же иногда используются треугольные шлицевые соединения.

Преимуществами нарезания шлицов вместо шпоночных соединений являются:

• меньшее число необходимых деталей;
• значительно бȯльшая нагрузочная способность шлицевого соединения;
• возможность легкого осевого взаимного перемещения шлицевой втулки и шлицевого вала;
• лучшее центрирование деталей шлицевого соединения;
• меньшая концентрация напряжений на шлицевом валу.

За эти преимущества приходится расплачиваться повышенной (по сравнению с использованием шпоночного соединения) трудоемкостью изготовления шлицов.

Виды отвёрток

В специализированных магазинах представлен достаточно широкий ассортимент. Однако наиболее популярными являются лишь несколько из них:

1. Диэлектрическая. Необходима при работе с электрооборудованием. Имеет защиту от напряжения и способна не пропускать ток с напряжением до 1 кВт. Для этого вся поверхность отвёртки покрыта резиной или специальным пластиком. В основном ими пользуются профессиональные электрики и электромонтёры. Она позволяет проводить безопасные работы в щитках и электрических шкафах.
2. Реверсивная. Включает в себя специальный храповый механизм, издающий характерный звук — при повороте стержня он трещит. Поворачиваться способна только в одном направлении. Чтобы включить обратный режим, следует нажать на соответствующий рычажок. Позволяет производить монтаж крепёжной фурнитуры, не вынимая отвёртку из шлицов.
3. Шестигранная. Шлицы инструмента имеют форму шестигранника. Она позволяет прилагать максимум усилий при работе, при этом отвёртка не сорвётся. Чаще её используют в местах, где необходимо обеспечить особую прочность соединения всех элементов.
4. «Звёздочка». Звездообразные отвёртки особенно популярны в Северной Америке. Такие крепежи обычно располагаются на разнообразных электрических устройствах. Применяются «звёздочки» там же, где и шестигранники.
5. Квадратная. В быту подобный инструмент встретить не получится. Они используются для фиксации крепёжной фурнитуры в особых приборах. Чаще отвёртки со шлицем квадратной формы применяются при сборке и обслуживании военной техники.
6. U-образная. Такие необычные приспособления называются спаннер. Наконечник имеет два жала, а сама отвёртка применяется для обслуживания лифтов.
7. Трёхгранная. Предназначена для профессионалов. Её используют для работы с крепежом, шлиц которых имеет трёхгранную форму. Они применяются для открытия и монтажа электрических панелей в труднодоступных местах, где нет прямого доступа к щиткам или иному электрическому оборудованию.

1 Протягивание – что представляет собой данная процедура?

Операция протягивания признается одним из наиболее эффективных способов резки материалов. Производится она протяжкой – специальным режущим инструментом, применение которого гарантирует получение качественного показателя (до 0,32 мкм) шероховатости обрабатываемого изделия и уникальной его точности (до 6 квалитета).

По сути, протяжка располагает несколькими лезвиями, расположение коих дает им возможность удалять весь требуемый объем стружки с заготовки, начиная от черновой ее обработки и заканчивая калибровкой.

С помощью такого приспособления можно работать с любыми по форме наружными и внутренними поверхностями. При этом движения подачи при протягивании нет, а основное движение (его называют главным) бывает вращательным либо поступательным. Модификацией протяжек считают прошивки. Они конструктивно схожи между собой, но прошивки работают на сжатие, а протяжки – на растяжение.

Далее описаны основные преимущества протягивания перед иными вариантами механической обработки:

• снижение трат на эксплуатацию и обслуживание режущего приспособления;
• высокая стойкость инструмента для протягивания;
• высокий показатель минутной подачи (обусловлен тем, что несколько зубьев обрабатывают деталь одновременно);
• возможность применения труда работников с низким уровнем профессиональной подготовки;
• высокая скорость (относительная) снятия припуска, обеспечивающая отличную производительность операции;
• устраняются любые виды брака при протягивании;
• высокая износостойкость протяжек и точность обработки материалов с их помощью.

При этом сложность изготовления протяжек, использование быстрорежущих сталей со средним уровнем легирования обуславливают высокую стоимость инструмента. В связи с этим он обычно рекомендуется для применения на предприятиях с крупносерийным и массовым производством.

Шлицевые соединения

Шлицевое соединение представляет собой фактически многошпоночное соединение, у которого шпонки выполнены за одно целое с валом.

Назначение шлицевых соединений — передача вращающего момента между валом и ступицей.

Шлицевые соединения стандартизованы и широко распространены в машиностроении.

Достоинства шлицевых соединений по сравнению со шпоночными:

1. Способность точно центрировать соединяемые детали или точно выдерживать направление при их относительном осевом перемещении.
2. Меньшее число деталей соединения; шлицевое соединение образуют две детали, шпоночное — три.
3. Большая несущая способность вследствие большей суммарной площади контакта.
4. Взаимозаменяемость (нет необходимости в ручной пригонке).
5. Большее сопротивление усталости вала вследствие меньшей глубины впадины и меньшей концентрации напряжений, особенно для эвольвентных шлицев.

Недостатки — более сложная технология изготовления, а, следовательно, и более высокая стоимость.

Шлицевые соединения различают:

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

Соединения с прямобочным профилем (рис. 1; 2). 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. Центрирование (обеспечение совпадения геометрических осей) соединяемых деталей выполняют по наружному D, внутреннему d диаметрам или по боковым поверхностям b выступов.

Выбор способа центрирования зависит от требований к точности центрирования, твердости ступицы и вала.

Первые два способа обеспечивают наиболее точное центрирование. Зазор в контакте поверхностей: центрирующих — практически отсутствует, не центрирующих — значительный. Центрирование по D или d (рис. 2 а) применяют в соединениях, требующих высокой соосности вала и ступицы.

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.

Соединения с эвольвентным профилем (рис. 3). Применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Боковая поверхность выступа очерчена по эвольвенте (как профиль зубьев зубчатых колес). Эвольвентная протяжка профиля отличается от прямобочного повышенной прочностью в связи с утолщением выступа к основанию и плавным переходом в основании.

При изготовлении выступов применяют хорошо отлаженную технологию изготовления зубьев зубчатых колес. Соединения обеспечивают высокую точность центрирования; они стандартизованы — за номинальный диаметр соединения принят наружный диаметр D. От зубьев зубчатых колес их отличает больший угол зацепления (здесь 30°) и меньшая высота зуба. Выступ (h=m), что связано с отсутствием перекатывания.

По сравнению с прямобочным соединение с эвольвентным профилем характеризует большая нагрузочная способность вследствие большей площади контакта, большого количества зубьев и их повышенной прочности. Применяют для передачи больших вращающих моментов. Его считают перспективными.

Соединения с треугольным профилем (рис. 4) изготовляют по отраслевым нормалям. Применяют в неподвижных соединениях. Имеют большое число мелких выступов-зубьев (z = 15…70; m = 0,5… 1,5). Угол профиля зуба ступицы составляет 30, 36 или 45°. Применяют центрирование только по боковым поверхностям, точность центрирования невысокая.

Параметры соединения записывают через модуль m: m=mz; h=1,3m. Применяют для передачи небольших вращающих моментов тонкостенными ступицами, пустотелыми валами, а также в соединениях стальных валов со ступицами из легких сплавов, в приводах управления (например, привод стеклоочистителя автомобиля).

Источник