Расчет и выбор допусков и посадок шлицевых соединений

Общие сведения о шлицевых соединениях

Шлицевые соединения представляют собой соединение охватывающей и охватываемой поверхности (вал — отверстие). В них используются шлицы (вал) и пазы (отверстия), которые, как правило, в радиальном порядке располагаются на месте зацепления. Данное соединение обладает достаточной прочностью и должно обеспечивать соосность вала и отверстия. Основное конструктивное отличие шлицевого соединения от шпоночного в том, что в шлицевом соединении используется большее число зубьев и меньшая высота выступов. Иногда шлицевые соединения называют «многошпоночными соединениями», имея в виду, что шпонки выполнены заодно с валом.

Шлицевые соединения, выполняя те же функции, что и шпоночные соединения, являются более совершенными, хотя и сложнее в изготовлении.

Основные достоинства шлицевых соединений по сравнению со шпоночными:

• • возможность перемещения детали в осевом направлении;
• • более точное центрирование соединяемых деталей и сохранение точности направления при их относительном осевом перемещении;
• • меньшее число деталей соединения (шлицевое соединение образуют две детали, шпоночное — три);
• • большая несущая способность вследствие большей суммарной площади контакта;
• • более высокий уровень взаимозаменяемости (исключена необходимость в ручной пригонке);
• • большая усталостная прочность вследствие меньшей концентрации напряжений изгиба, особенно для эвольвентных шлицев;
• • меньшая длина ступицы и меньший радиальный зазор;
• • большая надежность при динамических нагрузках.

Недостатки шлицевых соединений связаны с более сложной технологией изготовления (зубофрезерование, протягивание, шлифование), а следовательно, с более высокой стоимостью.

Классификация шлицевых соединений проводится по следующим признакам.

По характеру соединения различают шлицевые соединения:

• • неподвижные, предназначенные для закрепления детали на валу (например, зубчатое колесо, шкив ременной передачи);
• • подвижные, допускающие перемещение вдоль вала (например, блока шестерен коробки передач, шпинделя сверлильного станка, карданного вала автомобиля).

По форме выступов различают шлицевые соединения:

• • прямобочные, которые по передаваемой нагрузке делят на серии:
  • ? легкую;
  • ? среднюю;
  • ? тяжелую;
• • эвольвентные;
• • треугольные.

По исполнению зубьев шлицевого вала при изготовлении:

• • исполнение 1 (имеют канавки во впадинах);
• • исполнение 2 (отсутствуют скругления, впадины или фаски);
• • исполнение 3 (имеют скругления или фаски).

Шлицевые соединения стандартизованы и широко распространены в машиностроении. Основные требования к параметрам шлицевого соединения регламентированы стандартами:

• • ГОСТ 1139–80 «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски»;
• • ГОСТ 6033–80 «Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шлицевые эвольвентные с углом профиля 30°. Размеры, допуски и измеряемые величины».

Соединения с треугольным профилем имеют большое число мелких выступов-зубьев (z = 20н-70; т = 0,2-г 1,5 мм). Угол 3 профиля зуба ступицы составляет 30, 36 или 45°. Назначают центрирование только по боковым поверхностям, точность центрирования невысокая.

Соединения с треугольным профилем применяют в неподвижных соединениях и для передачи небольших вращающих моментов тонкостенными ступицами, пустотелыми валами: в соединениях торсионных валов, стальных валов со ступицами из легких сплавов, в приводах управления при необходимости малых относительных регулировочных поворотов деталей (например, привод стеклоочистителя автомобиля). Шлицевые валы и ступицы изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей с временным сопротивлением о_в > 500 МПа.

Требования к параметрам соединений с треугольным профилем межгосударственными и национальными стандартами не регламентированы. В отдельных отраслях промышленности (машиностроение, автомобилестроение) их изготовляют в соответствии со стандартами организаций (ранее применялись отраслевые стандарты).