- •11. Геометрический расчет эвольвентных прямозубых передач
- •12. Геометрический расчёт косозубых, шевронных и конических передач
- •13. Геометрический расчёт конических колес
- •14. Усилия в зацеплении Прямозубая цилиндрическая передача
- •15. Усилия в зацеплении Косозубая и шевронная цилиндрические передачи.
- •16. Усилия в зацеплении Конические зубчатые передачи.
- •17. Материалы, термообработка для зубчатых колес
- •20. Расчеты зубьев на сопротивление усталости по изгибным напряжениям
- •21. Расчет на контактную прочность активных поверхностей зубьев
- •22. Общие сведения. Геометрические и кинематические особенности червячных передач
- •24. Усилия в зацеплении. Расчет зубьев колес червячных передач
- •25. Тепловой расчет и охлаждение червячных передач
- •26. Общие сведения. Ремни. Шкивы
- •27. Скольжение ремня. Кинематические и геометрические параметры передачи
- •28. Усилия и напряжения в ремнях.
- •29.Тяговая способность и кпд передачи
- •29. Цепные передачи Общие сведения. Цепи. Материалы
- •31. Усилия в элементах передачи. Расчет передачи
- •32. Валы и оси. Классификация. Расчет на прочность. Материалы
- •39. Динамическая грузоподъемность подшипников качения. Выбор подшипников и определение их ресурса
- •Выбор подшипников и определение их ресурса
- •40. Муфты механических приводов. Общие сведения и классификация
- •41. Муфты общего назначения. Особенности расчета
- •42. Предохранительные муфты
- •43. Сварные соединения. Общие сведения и характеристика. Изображения и обозначения на чертежах швов сварных соединений
- •44. Расчет на прочность и проектирование сварных соединений при постоянных нагрузках
- •45. Соединения типа "вал - ступица": шпоночные, шлицевые, Общая характеристика и особенности расчета
- •Шпоночные соединения
- •Шлицевые соединения
- •46. Соединения типа "вал - ступица": Профильные соединения. Штифтовые соединения.
- •Штифтовые соединения
- •60. Резьбовые соединения
- •Резьба и ее параметры
- •61. Расчет резьбовых соединений на прочность
45. Соединения типа "вал - ступица": шпоночные, шлицевые, Общая характеристика и особенности расчета
Для передачи вращения от вала к ступице зубчатого колеса, шкива, звездочки и других соосных деталей широко используют различные соединения зацеплением. В соединениях зацеплением (шпоночных, шлицевых и др.) передача нагрузки осуществляется за счет силового замыкания деталей через шпонки, зубья и другие подобные детали. Благодаря этому соединения являются разъемными, осуществляют фиксацию деталей в окружном направлении и допускают осевое взаимное смещение деталей в процессе работы. Однако трудоемкость изготовления таких соединений сравнительно высокая.
Шпоночные соединения
Соединение двух соосных цилиндрических деталей (вала и ступицы) для передачи вращения между ними осуществляется с помощью шпонки 1 – специальной детали, закладываемой в пазы соединяемых вала 2 и ступицы 3 (рис. 6.13).
В машиностроении применяют ненапряженные (без нагрузки) соединения (с помощью призматических и сегментных шпонок) и напряженные соединения (с помощью клиновых шпонок). Шпонки этих типов стандартизованы, их размеры выбирают по ГОСТ 23360-78, ГОСТ 24071-80 и ГОСТ 24068-80.
Основные достоинства соединений состоят в простоте конструкции и возможности жесткой фиксации насаживаемой детали в окружном направлении.
Однако соединения трудоемки в изготовлении, требуют ручной пригонки или подбора. Это ограничивает использование соединений в машинах крупносерийного и массового производства. Не рекомендуется применение соединений для быстро вращающихся валов ответственного назначения из-за сложности обеспечения
концентричной посадки сопрягаемых деталей.
Основным для соединений призматическими шпонками является условный расчет на смятие (упругопластическое сжатие в зоне контакта).
Если принять для упрощения, что напряжения в зоне контакта распределены равномерно и плечо равнодействующей этих напряжений равно 0.5d (где d – диаметр вала), то средние контактные напряжения (напряжения смятия, вызывающие смятие рабочих граней)
(6.9)
где T – вращающий момент; lp – рабочая длина шпонки (см. рис. 6.13); t2=0,4h– глубина врезания шпонки в ступицу; – допускаемое напряжение на смятие.
На практике сечение шпонки подбирают по ГОСТ 23360-78 в зависимости от диаметра вала, а длину l, шпонки назначают на 5-10 мм меньше длины ступицы. Затем по формуле (6.9) оценивают прочность соединения на смятие или вычисляют предельный момент, соответствующий напряжению .
Шлицевые соединения
Общие сведения. Шлицевое соединение условно можно рассматривать как многошпоночное, у которого шпонки выполнены как одно целое с валом. По сравнению со шпоночными соединениями они имеют меньшие радиальные габариты, высокую несущую способность, взаимозаменяемы и обеспечивают хорошее центрирование деталей. Эти преимущества позволяют использовать соединения в условиях массового производства конструкций и при большей частоте вращения валов.
По форме поперечного сечения различают три типа соединений: прямобочные ГОСТ 1139-80; эвольвентные ГОСТ 6033-80; треугольные (изготовляются по отраслевым стандартам).
П роектирование и расчет соединений. Основные размеры (наружный диаметр D и длину l) шлицевого соединения задают при конструировании вала. Длину соединения принимают не более 1.5D; при большей длине существенно возрастает неравномер-
ность распределения нагрузки вдоль зубьев и трудоемкость изготовления.
Учитывая, что соединения в машинах выходят из строя преимущественно из-за повреждения рабочих поверхностей зубьев (смятие, износ) и усталостного разрушения шлицевых валов, после проектирования выполняют проверочный расчет зубьев.
Условие прочности по допускаемым напряжениям смятия имеет вид
(6.10)
г де dm – средний диаметр соединения; Z – число зубьев; h и l– соответственно высота и длина поверхности контакта зубьев; – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение нагрузки между зубьями и вдоль зубьев = 0.5-0.7); – допускаемое напряжение смятия на боковых поверхностях.