20. Конструкция соединения с цилиндрической шпонкой (штифтом)

Цилиндрическую шпонку используют для закрепления деталей на конце вала. Отверстие под шпонку сверлят и обрабатывают разверткой после посадки ступицы на вал. При больших нагрузках ставят две или три цилиндрические шпонки, располагая их под углом 180° или 120° соответственно. Цилиндрическую шпонку устанавливают в отверстие с натягом. В некоторых случаях шпонке придают коническую форму.

21.Зубчастые (шлицевые) соединения.

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

22.Соединения с прямобочными зубами

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.).

23.Соединения эвольвентными зубчатые.

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.

24. Основные критерии работоспособности и расчета зубчатых соединений

При передаче крутящего момента в зацеплении, кроме нормальной силы F_n,действует сила тренияF_тр = f F_n, связанная со скольжением профилей друг по другу. Под действием этих сил зуб находится в сложно-напряженном состоянии. Решающее влияние на его работоспособность оказывают два основных напряжения: контактные напряжения_ни напряжения изгиба_F(индексНприписывается всем параметрам, связанным с расчетом по контактным напряжениям, а индексF– параметрам, связанным с расчетом по напряжениям изгиба). Эти напряжения изменяются по некоторому прерывистому отнулевому циклу, что является причиной усталостного разрушения зубьев: поломки зубьев, выкрашивание рабочих поверхностей. Кроме того износ, заедание, пластический сдвиг и другие повреждения поверхностей зубьев возникают под воздействием контактных напряжений и трения в зацеплении.