Черчение

Для соединения ступицы с валом (вместо шпонок) часто пользуются вы­ступами-зубьями на валу, входящими во впадины соответствующей формы в ступице (рис. 153). Эти соединения можно рассматривать как многошпо­ночные, так как у них шпонки выполнены заодно с валом.

Рис. 153

Зубчатые соединения по сравнению со шпоночными имеют следующие преимущества: большая нагрузочная способность благодаря значительно большей рабочей поверхности и относительно равномерному распределе­нию давления по высоте зуба; лучшее центрирование сопрягаемых деталей;

большая прочность вала в сравне­нии с валом со шпоночными канав­ками.

Зубчатые зацепления могут слу­жить как неподвижные для скреп­ления ступицы с валом, так и в ка­честве подвижных — осевое переме­щение ступицы детали по валу, на­пример, в тракторах, автомобилях, в коробках передач станков и т. д.

Большое распространение полу­чили зубчатые соединения с прямо­угольной или прямобочной (рис. 154, I, IV, V), эвольвентной (рис. 154, II) и треугольной (рис. 154, III) формами зубьев (шлицев). Шлицы на валах фрезируют или нарезают на зубообрабатывающих станках методом обкатки (рис. 155), а пазы в отверстиях получают долблением или протягиванием.

Рис. 154

Рис. 155

Прямобочные зубчатые со­единения

Эти соединения находят наибольшее применение в общем машиностроении. Они стандартизи­рованы ГОСТ 1139-58 и имеют три серии соединений: легкая, средняя и тяжелая. Отличаются эти серии друг от друга высотой и количест­вом зубьев (см. рис. 154, I, IV, V).

Легкую серию применяют для неподвижных или незначительно нагруженных соединений; среднюю — для средненагруженных соединений и тяжелую — для наиболее тяжелых условий работы.

Прямобочные зубчатые зацепления различают также по способу центри­рования ступицы на валу: по наружному диаметру; по внутреннему диаме­тру; по боковым граням.

Примечание. Центрирование — вид соединения деталей, обеспечивающий соос­ность вала и втулки, где требуется высокая кинематическая точность.

Центрирование по наружному диаметру D (рис. 156, I) или внутреннему d (рис. 156, II) является более точным, и поэтому эти виды соединений при­меняют в тех случаях, когда требуется высокая кинематическая точность (в самолетах, автомобилях и т. п.).

Рис. 156

Центрирование по боковым граням зубьев (рис. 156, III) используют в тех случаях, когда необходима достаточная прочность соединения. Центри­рование по боковым граням не обеспечивает точной соосности ступицы и ва­ла. но зато создает равномерное распределение нагрузки по зубьям. Поэто­му этот вид соединения применяют при передаче больших крутящих мо­ментов, но при отсутствии высоких требований к точности центрирования. Типичным примером центрирования по боковым граням является соедине­ние карданных валов в автомобилях.

Зубчатые соединения могут быть изготовлены из стали, силумина, текс­толита и других материалов.

Эвольвентные зубчатые соединения

Эвольвентные зубчатые соеди­нения (см. рис. 154, II) стандартизированы ГОСТ 6033-80 и являются весь­ма перспективными. Профиль зубьев очерчивается окружностью выступов, впадин и эвольвентами, подобно профилю зубьев зубчатых колес. Эволь­вентные зубчатые соединения также центрируют по наружному диаметру вала D или по боковым граням.

Эвольвентный профиль зубчатых соединений по сравнению с прямобоч- ными имеет повышенную прочность и технологичность. Повышенную прочность получают благодаря большому количеству зубьев, утолщению их к основанию, а также наличию закруглений у основания.

Что касается технологичности, то при обработке эвольвентного профиля нужен меньший комплект простых фрез, чем для валов прямобочного про­филя. Кроме того, при обработке эвольвентного профиля могут быть ис­пользованы весьма совершенные технологические процессы, благодаря че­му зубья профиля могут иметь повышенную точность.

Треугольные зубчатые соединения

Этот вид соединения (см. рис. 154, III) применяют только в качестве неподвижного при передаче не­больших вращающих моментов. Центрирование треугольного зубчатого соединения осуществляется по боковым сторонам зубьев. Треугольные зубчатые соединения бывают не только цилиндрическими, но и коничес­кими. Конусность в большинстве случаев выбирают 1 : 16.

Благодаря надежности и долговечности шлицевые соединения (рис. 157) получили очень широкое распространение в машиностроении и приборост­роении. Их можно встретить в ме­ханизмах самолетов и автомоби­лей, металлорежущих станков, различных точных приборов и т. д.