На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием

Достоинства («+») Недостатки («-»)
● Возможность передачи больших моментов, высокая надёжность при динамических и реверсивных нагрузках и повышенная прочность соединения вследствие увеличения суммарной рабочей поверхности шлицев, а также вследствие уменьшения глубины пазов и равномерного распределения нагрузки по окружности вала; ● Более точное центрирование ступицы на валу; ● Лучшее направление при осевом перемещении ступицы. ● Более сложная технология изготовления, а, следовательно, и более высокая стоимость.

Шлицевые соединения бывают неподвижные для закрепления деталей на валу и подвижные, допускающие перемещение детали вдоль вала. По форме профиля шлицев (зубьев) различают три типа соединений: прямобочные, эвольвентные, треугольные.

Соединения шлицевые прямобочные. Эти соединения наиболее распространены в машиностроении. Выполняют с тремя видами центрирования ступицы на валу: по наружному диаметру D; по внутреннему диаметру d; по боковым сторонам b шлицев. Центрирование по b способствует более равномерному распределению нагрузки по шлицам, но не обеспечивает точной соосности ступицы вала. Поэтому его применяют при передаче больших моментов, при ударных и реверсивных нагрузках, когда к точности центрирования не предъявляют высоких требований, например, в шлицевых соединениях карданных валов автомобилей. Центрирование по D и d более точное, поэтому эти виды соединений применяют в тех случаях, когда требуется повышенная точность совпадения геометрических осей вала и ступицы.

В зависимости от числа шлицев (зубьев) (z=6…20) и их высоты ГОСТ 1139-80 предусматривает три серии прямобочных соединений для валов с d=23…112 мм: лёгкую, среднюю и тяжёлую. Лёгкая серия рекомендуется для неподвижных соединений, средняя – для подвижных, тяжёлая – для неподвижных и подвижных при передаче больших моментов.

Соединения шлицевые эвольвентные выполняют по ГОСТ 6033-80 с центрированием ступицы по боковым сторонам шлицев и реже по наружному диаметру вала. По сравнению с прямобочными соединениями имеют более высокую точность и прочность шлицев благодаря большому числу шлицев и скруглению впадин (утолщению шлицев к основанию), снижающему концентрацию напряжений. Технология нарезания эвольвентных шлицев проще и дешевле, чем прямоточных.

Таблица 1 – Основные параметры шлицевых соединений

Серия Номинальный размер На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №1 - открытая онлайн библиотека b Sr, мм3/мм (ГОСТ 21425-75)
Размеры, мм
Лёгкая На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №2 - открытая онлайн библиотека На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №3 - открытая онлайн библиотека На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №4 - открытая онлайн библиотека
Средняя На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №5 - открытая онлайн библиотека На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №6 - открытая онлайн библиотека На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №7 - открытая онлайн библиотека
Тяжёлая На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №8 - открытая онлайн библиотека На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №9 - открытая онлайн библиотека На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №10 - открытая онлайн библиотека

Указанные преимущества этих соединений обеспечивают им всё более широкое применение. Эвольвентные шлицы, так же как и прямобочные, применяют в неподвижных и подвижных соединениях.

Расчёт шлицевых прямобочных соединений. Основными критериями работоспособности шлицевых соединений являются сопротивления рабочих поверхностей шлицев смятию и изнашиванию. Число и размеры поперечного сечения шлицев принимают в зависимости от диаметра вала по таблицам стандартов. Длина шлицев определяется длиной ступицы, а если ступица подвижная, то ходом её перемещений. Расчёт шлицевых соединений производят обычно как проверочный, предполагая равномерное распределение нагрузки между шлицами и по их длине.

Расчёт на смятие. Условие прочности

На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №11 - открытая онлайн библиотека ,

где M – передаваемый вращающий момент;

SF* – удельный (на единицу длины) суммарный статический момент площади рабочих поверхностей соединения относительно оси вала;

l – рабочая длина шлицев.

Расчёт на изнашивание. Условие прочности

На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №12 - открытая онлайн библиотека или На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №13 - открытая онлайн библиотека .

Размеры шлицевых соединений в основном определяются прочностью и жёсткостью валов, поэтому напряжения на рабочих поверхностях могут быть значительно ниже допускаемых. Если же расчётное значение На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №14 - открытая онлайн библиотека или На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №15 - открытая онлайн библиотека более чем на 5%, то увеличивают длину ступицы На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №16 - открытая онлайн библиотека или принимают другую серию и повторяют расчёт.

Допускаемые напряжения На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №17 - открытая онлайн библиотека из условий ограничения изнашиваемости назначают в зависимости от вида термической обработки и твёрдости рабочих поверхностей соединяемых деталей: для улучшенных На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №18 - открытая онлайн библиотека HB; для закалённых На валу шлицы фрезеруют на зубообрабатывающих станках методом обкатки, а пазы в ступицах получают протягиванием - №19 - открытая онлайн библиотека HRCэ*.