Глава 8 Шлицевые соединения

8.1. Общие сведения

Шлицевое соединение образуют выступы — зубья на валу и соот­ветствующие впадины — шлицы в ступице (рис. 8.1, а — в). Рабочими поверхностями являются боковые стороны зубьев. Зубья вала фрезеруют по методу обкатки (см. § 11.7) или накатывают в холодном состоянии профильными роликами по методу продольной накатки. Шлицы отвер­стия ступицы изготовляют протягиванием.

Рис. 8.1. Прямобочные шлицевые соединения

Шлицевые соединения стандартизованы и широко распространены в машиностроении.

Достоинства шлицевых соединений по сравнению со шпоночными: 1. Лучшее центрирование соединяемых деталей и более точное на­правление при их относительном осевом перемещении. 2. Меньшее число деталей соединения: шлицевое соединение образуют две детали, шпоночное— три, четыре. 3. При одинаковых габаритах возможна передача больших вращающих моментов за счет большей поверхности контакта. 4. Большая надежность при динамических и реверсивных нагрузках. 5. Большая усталостная прочность вследствие меньшей кон­центрации напряжений изгиба, особенно для эвольвентных шлицев. 6. Меньшая длина ступицы и меньшие радиальные размеры.

Недостатки — более сложная технология изготовления, а следова­тельно, и более высокая стоимость.

8.2. Разновидности шлицевых соединений

Шлицевые соединения различают:

по характеру соединения — неподвижные для закрепления детали на валу (рис. 8.1); подвижные, допускающие перемещение вдоль вала (например, блока шестерен коробки передач, см. рис. 8.3);

Рис. 8.2. Эвольвентное (а) и треугольное (б) шлицевые соединения

по форме зубьев — прямобочные (рис. 8.1), эвольвентные (рис. 8.2, а), треугольные (рис. 8.2, б);

по способу центрирования (обеспечения совпадения геометрических осей) ступицы относительно вала — с центрированием по наружному диаметру D (см. рис. 8.1, а), по внутреннему диаметру d (см. рис. 8.1, б) и по боковым поверхностям зубьев (рис. 8.1, в и 8.2). Зазор в контакте центрирующих поверхностей практически отсутствует, нецентрирую-щих — значительный.

Соединения с прямобочным профилем зубьев (см. рис. 8.1). Применяют в неподвижных и подвижных соединениях; имеют постоянную толщи­ну зубьев, выполняют с различными способами центрирования.

В соединениях, требующих высокой соосности вала и ступицы (соеди­нение зубчатого или червячного колеса с валом), применяют центриро­вание по одному из диаметров. Наиболее технологично центрирование по наружному диаметру, которое рекомендуют при твердости внутренней поверхности ступицы до 350 НВ. Калибровку центрирующих поверхно­стей ступицы выполняют протягиванием, а вала — шлифованием.

Центрирование по внутреннему диаметру рекомендуют при высокой твердости материала ступицы (свыше 350 НВ), когда калибровка отверстия протяжкой невозможна. В этом случае центрирующие по­верхности ступицы и вала доводят шлифованием.

Центрирование по боковым поверхностям не обеспечивает соосности вала и ступицы, но более равномерно распределяет нагрузку между зубьями. Рекомендуют для передачи больших переменных и ударных на­грузок (карданные валы автомобилей, см. рис. 30.7, и др.).

Стандарт предусматривает три серии соединений с прямобоч­ным профилем зубьев: легкую, среднюю и тяжелую (табл. 8.1), которые различаются высотой и числом зубьев z-

Тяжелая серия имеет более высокие зубья с большим числом их. Рекомендуется для передачи больших вращающих моментов.

Соединения с эвольвентным профилем зубьев (см. рис. 8.2, а). Применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Боковая поверхность зуба очерчена по эвольвенте (как профиль зубьев зубчатых колес, см. § 11.2). К основанию зуб утолщается. Геометрические параметры соединения рассчитывают по модулю т. Соединения стандартизованы (табл. 8.2).

Их выполняют с центрированием по боковым поверхностям зубьев (рис. 8.2, а), реже — по наружному диаметру.

Таблица 8.1. Соединения шлицевые прямобочные (выборка)

Размеры, мм (см. рис. 8.1);z—число зубьев

Серия	Номинальный размер z-d-D	b	f	Wи мм^3	WK, мм^3	А, мм^2
Легкая	8 х 36 х 40	7	0,4	5 100	10 200	ИЗО
	8 х 42 х 46	8	0,4	8 000	16 000	1510
	8 х 46 х 50	9	0,4	10 450	20 900	1810
Средняя	8 х 36 х 42	7	0,4	5 750	11 500	1180
	8 х 42 х 48	8	0,4	8 825	17 650	1580
	8 х 46 х 54	9	0,5	11 500	23 000	1950
Тяжелая	10 х 36 х 45	5	0,4	5 700	11 400	1240
	10 х 42 х 52	6	0,4	8 200	16 400	1680
	10 х 46 х 56	7	0,5	11 300	23 800	2010

Примечание. W_и и W_к - моменты сопротивления поперечного сечения соответственно при изгибе и кручении; А — площадь поперечного сечения.

Таблица 8.2. Соединения шлицевые эвольвентные (выборка) Размеры, мм (см. рис. 8.2); z — число зубьев

D	т	z	Wи мм^3	WK, мм^3	А, мм^2
40	1,25	30	5 389	10 780	1158
40	2,00	18	4 921	9 841	1100
45	1,25	34	7 804	16610	1479
50	1,25	38	10 850	21 700	1839
50	2,00	24	10 100	20 210	1769

Примечание. W_и и W_к — моменты сопротивления поперечного сечения соответственно при изгибе и кручении; А — площадь поперечного сечения.

бочными зубьями характеризуются большей нагрузочной способностью вследствие большей площади контакта, большого количества зубьев и их повышенной прочности. Эти соединения позволяют применять типовые процессы зубообработки (см. § 11.7). Применяют для передачи больших вращающих моментов. Считаются перспективными.

Соединения с треугольным профилем зубьев (см. рис. 8.2, б). Применяют в неподвижных соединениях. Имеют большое число мелких зубьев. Выполня­ют с центрированием по боковым поверхностям, точность центрирования невысокая. Не стандартизованы. Рекомендуются для передачи небольших вращающих моментов тонкостенными ступицами, пустотелыми валами, а также в соединениях стальных валов со ступицами из легких сплавов.

Шлицевые валы и ступицы изготовляют из среднеуглеродистых и ле­гированных сталей с σ_в > 500 Н/мм².