Шлицевые соединения

Шлицевое соединение образуют выступы (зубья) на валу (рис. 1), входящие в соответствующие впадины (шлицы) в ступице. Рабочими поверхностями являются боковые стороны выступов. Выступ на валу выполняют фрезерованием, строганием или накатыванием. Впадины в отверстии ступицы изготовляют протягиванием или долблением.
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). Эвольвентный профиль отличает от прямобочного
повышенная прочность 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.

В соединениях с эвольвентным профилем применяют центрирование по боковым
поверхностям  S зубьев (рис. 3, б), реже — по наружному диаметру D (рис. 3, a).
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: dm=mz; h1,3m. 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: Дианов Х. А. , Ефремов Н. Г. , Мицкевич В. Г. Детали машин. Курс лекций – М. , 2007
Яндекс.Метрика Карта сайта tw vk