Чем отличается шлиц от зуба

Опубликовано: 27.04.2024

Шлицевые соединения

Характеристика шлицевых соединений

Шлицевое соединение образуют выступы (зубья) на валу (рис. 1, 2, 3) , входящие в соответствующие впадины (шлицы) в ступице.
Рабочими поверхностями являются боковые стороны выступов.
Выступы на валу выполняют фрезерованием, строганием или накатыванием в холодном состоянии профильными роликами по методу продольной накатки. Впадины в отверстии ступицы изготовляют протягиванием или долблением.

Условно можно представить шлицевое соединение, как многошпоночное соединение, у которого шпонки выполнены как одно целое с валом.

Основное назначение шлицевых соединений - передача вращающего момента между валом и ступицей. При этом ступица может быть закреплена на колесе, фланце, шкиве, ролике или другом валу (карданный вал) .
Шлицевые соединения стандартизованы и широко распространены в машиностроении.

Достоинства шлицевых соединений по сравнению со шпоночными:

Способность точно центрировать соединяемые детали или точно выдерживать направление при их относительном осевом перемещении.
Меньшее число деталей соединения (шлицевое соединение образуют две детали, шпоночное – три) .
Большая несущая способность вследствие большей суммарной площади контакта.
Взаимозаменяемость (нет необходимости в ручной пригонке) .
Большая усталостная прочность вследствие меньшей концентрации напряжений изгиба, особенно для эвольвентных шлицев.
Меньшая длина ступицы и меньшие радиальные зазоры.
Большая надежность при динамических нагрузках.

Недостатки шлицевых соединений - более сложная технология изготовления (зубофрезерование, протягивание, шлифование) , а следовательно, более высокая стоимость.

Классификация шлицевых соединений

Шлицевые соединения различают:

по характеру соединения - неподвижные для закрепления детали на валу; подвижные, допускающие перемещение вдоль вала (например, блока шестерен коробки передач; шпинделя сверлильного станка, карданного вала автомобиля) ;
по форме выступов - прямобочные, эвольвентные, треугольные.

Шлицевые соединения с прямобочным профилем

Соединения с прямобочным профилем (рис. 1,а) применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Они имеют постоянную толщину выступов.

Стандарт предусматривает три серии соединений с прямобочным профилем: легкую, среднюю и тяжелую, которые различаются высотой и числом z выступов. Тяжелая серия имеет более высокие выступы с большим их числом; рекомендуется для передачи больших вращающих моментов.

Центрирование (обеспечение совпадения геометрических осей) соединяемых деталей выполняют по наружному D , внутреннему d диаметрам или боковым поверхностям b выступов.
Выбор способа центрирования зависит от требований к точности центрирования, от твердости ступицы и вала. Первые два способа обеспечивают наиболее точное центрирование.
Зазор в контакте поверхностей: центрирующих - практически отсутствует, не центрирующих - значительный.

Центрирование по наружному диаметру D (рис. 2,а) . В этом случае точность обработки сопрягаемых поверхностей обеспечивают: в отверстии - протягиванием, на валу – шлифованием. По диаметру D обеспечивают сопряжение по одной из переходных посадок.
По внутреннему диаметру d между деталями существует зазор.
При передаче вращающего момента на рабочих боковых сторонах действуют напряжения смятия σ_см .

В соответствии с технологией обработки центрирующей поверхности в отверстии (протягивание) центрирование по наружному диаметру может быть применено при невысокой твердости ступицы (≤ 350 НВ) .

Центрирование по внутреннему диаметру d (рис. 2,б) .
Применяют при высокой твердости ступицы ( ≤ 45 HRC) , например, после ее закалки, когда затруднена калибровка ступицы протяжкой или дорном.
Точность обработки сопрягаемых поверхностей обеспечивают: в отверстии - шлифованием на внутришлифовальном станке, на валу - шлифованием впадины профилированными кругами, в соответствии с чем предусматривают канавки для выхода шлифовального круга.

По центрирующему диаметру d обеспечивают сопряжение по переходной посадке. Размер h площадки контакта определяют так же, как и при центрировании по наружному диаметру.

Центрирование по D или d применяют в соединениях, требующих высокой соосности вала и ступицы (при установке на валы зубчатых или червячных колес в коробках передач автомобилей, в станках, редукторах; а также при установке шкивов, звездочек, полумуфт на входных и выходных концах валов) .

Центрирование по боковым поверхностям b (рис. 2,в) . В сопряжении деталей по боковым поверхностям зазор практически отсутствует, а по диаметрам D и d имеет место явный зазор. Это снижает точность центрирования, но обеспечивает наиболее равномерное распределение нагрузки между выступами.
Поэтому центрирование по боковым поверхностям b применяют для передачи значительных и переменных по значению или направлению вращающих моментов, при жестких требованиях к мертвому ходу и при отсутствии высоких требований к точности центрирования: например, шлицевое соединение карданного вала автомобиля.

Шлицевые соединения с эвольвентным профилем

Соединения с эвольвентным профилем (рис. 1,б) применяют в неподвижных и подвижных соединениях. Боковая поверхность выступа очерчена по эвольвенте (как профиль зубьев зубчатых колес) .
Эвольвентный профиль отличается от прямобочного повышенной прочностью в связи с утолщением выступа к основанию и плавным переходом в основании.
Соединения обеспечивают высокую точность центрирования; они стандартизованы - за номинальный диаметр соединения принят наружный диаметр D .

По сравнению с прямобочным, соединение с эвольвентным профилем характеризует большая нагрузочная способность вследствие большей площади контакта, большего количества зубьев и их повышенной прочности. Применяют для передачи больших вращающих моментов. Шлицевые соединения с эвольвентным профилем шлицев считаются наиболее перспективными.

Применяют центрирование по боковым поверхностям S зубьев, реже - по наружному диаметру D .

Шлицевые соединения с треугольным профилем

Соединения с треугольным профилем (рис. 1,в) изготовляют по отраслевым нормалям. Применяют в неподвижных соединениях. Имеют большое число мелких выступов–зубьев ( z = 20. 70; т = 0,2. 1,5мм) . Угол β профиля зуба ступицы составляет 30°, 36° или 45°. Применяют центрирование только по боковым поверхностям, точность центрирования невысокая.

Применяют для передачи небольших вращающих моментов тонкостенными ступицами, пустотелыми валами, а также в соединениях торсионных валов, стальных валов со ступицами из легких сплавов, в приводах управления (например, привод стеклоочистителя автомобиля) .

Соединения с треугольным профилем применяют также при необходимости малых относительных регулировочных поворотов деталей. Шлицевые валы и ступицы изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей с временным сопротивлением σ_в > 500МПа .

Материалы и допускаемые напряжения смятия

Шлицевые валы и ступицы изготовляют из среднеуглеродистых и легированных сталей с временным сопротивлением σ_в > 500 Н/мм 2 (МПа).
В Таблице 1 приведены значения [σ]_см , принятые с учетом опыта эксплуатации при длительном сроке службы. Большие значения [σ]_см принимают при легких режимах работы, когда соединение большую часть времени нагружено моментами, значительно меньшими максимально длительно действующего вращающего момента.

Таблица 1 . Допускаемые напряжения смятия при средних условиях эксплуатации

Шлицевые валы – модернизированная разновидность линейных направляющих скольжения. Шлицевое соединение отличается высокими показателями прочности, оно обеспечивает соосность вала и втулки, способствует свободному осевому перемещению элемента.

Назначение шлицевых валов и материалы изготовления

Главная задача шлицевого вала – передача большого крутящего момента насаженной на него детали, обеспечение плавного и равномерного поступательного движения. Изготовление шлицевых валов осуществляется путем формирования прямоточного вала с углублениями (шлицами) и выступающими зубьями на внешней поверхности. Поскольку такие валы являются составной частью шлицевого соединения, их внешняя поверхность должна строго соответствовать сечению внутренней поверхности отверстия (втулки, подшипника и т. д.). Движение насадного элемента по валу осуществляется строго в одном направлении.

Шлицевые валы задействуют в условиях высоких нагрузок, они незаменимы в механизмах, требующих повышения качества хода, улучшения эффективности работы, точности позиционирования.

Существует несколько видов шлицевых валов, которые различаются формой профиля пазов:

прямобочные;
эвольвентные;
треугольные.

Сферы применения

Шлицевые соединения необходимы для сопряжения валов между собой посредством муфт, а также для передачи вращательного момента насадным элементам, таким как зубчатые и маховые колеса, шкивы, эксцентрики и т. д. Задействование шлицевых валов особенно востребовано в области приборостроения и машиностроительной промышленности. Автомобилестроение задействует шлицевые соединения в механизмах переключения передач, карданных передачах, колесных механизмах. Также шлицевые валы применяются при сборке крупной бытовой техники.

Процесс создания шлицевых валов

Прочность сцепления посредством шлицевого соединения обеспечивает возможность передавать высокие показатели вращающего момента в самых различных механизмах. Благодаря чему изготовление подобных конструкций стало одной из наиболее востребованных операций металлообработки. Качество исполнения шлицевых элементов имеет особую важность, ведь от него зависит точность будущего соединения.

Выполнение токарных и фрезерных работ по изготовлению валов со шлицами требует задействования в качестве заготовок углеродистых и легированных сталей. Такой материал позволяет добиться необходимых геометрических форм изделия, обеспечить выносливость вала к высоким нагрузкам.

Производство шлицевых валов включает несколько этапов обработки:

отрез заготовок;
подрезка торцов и центровка материала;
выточка заготовок на многорезцовых автоматах;
рифление;
нанесение шлицев в соответствии с заданными параметрами;
шлифовка и полировка изделия.

Соблюдение алгоритма изготовления и высокий класс токарно-фрезерного оборудования позволяет достичь необходимой детализации форм и геометрической точности шлицевого вала, что обеспечивает наибольшую эффективность детали.

1.1. В настоящей Политике конфиденциальности используются следующие термины:
1.1.1. «Администрация сайта» – уполномоченные сотрудники на управления сайтом, действующие от имени ООО «СИЭНСИПАЛС», которые организуют и (или) осуществляет обработку персональных данных, а также определяет цели обработки персональных данных, состав персональных данных, подлежащих обработке, действия (операции), совершаемые с персональными данными.
1.1.2. «Персональные данные» - любая информация, относящаяся прямо или косвенно к определяемому физическому лицу (субъекту персональных данных).
1.1.3. «Обработка персональных данных» - любое действие (операция) или совокупность действий (операций), совершаемых с использованием средств автоматизации или без использования таких средств с персональными данными, включая сбор, запись, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передачу (распространение, предоставление, доступ), обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.
1.1.4. «Конфиденциальность персональных данных» - обязательное для соблюдения Организацией или иным получившим доступ к персональным данным лицом требование не допускать их распространения без согласия субъекта персональных данных или наличия иного законного основания.
1.1.5. «Пользователь сайта (далее Пользователь)» – лицо, имеющее доступ к Сайту, посредством сети Интернет и использующее Сайт Организации.
1.1.6. «IP-адрес» — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP.
1.1.7. «Cookies» — небольшой фрагмент данных, отправленный веб-сервером и хранимый на компьютере пользователя, который веб-клиент или веб-браузер каждый раз пересылает веб-серверу в HTTP-запросе при попытке открыть страницу соответствующего сайта.

3.1. Настоящая Политика конфиденциальности устанавливает обязательства Администрации сайта по неразглашению и обеспечению режима защиты конфиденциальности персональных данных, которые Пользователь предоставляет при заполнении любой формы на Сайте.
3.2. Персональные данные, разрешённые к обработке в рамках настоящей Политики конфиденциальности, предоставляются Пользователем путём заполнения регистрационной формы на Сайте и включают в себя следующую информацию:
3.2.1. фамилию, имя, отчество Пользователя.
3.2.2. контактный телефон Пользователя.
3.2.3. адрес электронной почты (e-mail).
3.3. Любая иная персональная информация неоговоренная выше подлежит надежному хранению и нераспространению, за исключением случаев, предусмотренных п. 2.5. настоящей Политики конфиденциальности.

4.1. Персональные данные Пользователя Администрация сайта может использовать в целях:
4.1.1. Установления с Пользователем обратной связи, включая направление уведомлений, запросов, касающихся использования Сайта, оказания услуг, обработка запросов и заявок от Пользователя.
4.1.2. Осуществления рекламной деятельности с согласия Пользователя.
4.1.3. Регистрации Пользователя на Сайтах Организации для получения индивидуальных сервисов и услуг.
4.1.4. Совершения иных сделок, не запрещенных законодательством, а также комплекс действий с персональными данными, необходимых для исполнения данных сделок.

5.1. Обработка персональных данных Пользователя осуществляется без ограничения срока, любым законным способом, в том числе в информационных системах персональных данных с использованием средств автоматизации или без использования таких средств.
5.2. При утрате или разглашении персональных данных Администрация сайта информирует Пользователя об утрате или разглашении персональных данных.
5.3. Администрация сайта принимает необходимые организационные и технические меры для защиты персональной информации Пользователя от неправомерного или случайного доступа, уничтожения, изменения, блокирования, копирования, распространения, а также от иных неправомерных действий третьих лиц.

6.1. Пользователь обязан:
6.1.1. Предоставить информацию о персональных данных, необходимую для пользования Сайтом.
6.1.2. Обновить, дополнить предоставленную информацию о персональных данных в случае изменения данной информации.
6.2. Администрация сайта обязана:
6.2.1. Использовать полученную информацию исключительно для целей, указанных в п. 4 настоящей Политики конфиденциальности.
6.2.2. Обеспечить хранение конфиденциальной информации в тайне, не разглашать без предварительного письменного разрешения Пользователя, а также не осуществлять продажу, обмен, опубликование, либо разглашение иными возможными способами переданных персональных данных Пользователя, за исключением случаев, указанных в п. 2.5. настоящей Политики Конфиденциальности.
6.2.3. Принимать меры предосторожности для защиты конфиденциальности персональных данных Пользователя согласно порядку, обычно используемого для защиты такого рода информации в существующем деловом обороте.
6.2.4. Осуществить блокирование и/или удаления персональных данных, относящихся к соответствующему Пользователю, с момента обращения или запроса Пользователя или его законного представителя либо уполномоченного органа по защите прав субъектов персональных.

7.1. Администрация сайта, не исполнившая свои обязательства, несёт ответственность в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации, за исключением случаев, предусмотренных п.2.5. и 7.2. настоящей Политики Конфиденциальности.
7.2. В случае утраты или разглашения Конфиденциальной информации Администрация сайта не несёт ответственность, если данная конфиденциальная информация:
7.2.1. Стала публичным достоянием до её утраты или разглашения.
7.2.2. Была получена от третьей стороны до момента её получения Администрацией сайта.
7.2.3. Была разглашена с согласия Пользователя.

8.1. До обращения в суд с иском по спорам, возникающим из отношений между Пользователем сайта и Администрацией сайта, обязательным является предъявление претензии (письменного предложения о добровольном урегулировании спора).
8.2. Получатель претензии в течение 30 календарных дней со дня получения претензии, письменно уведомляет заявителя претензии о результатах рассмотрения претензии.
8.3. При не достижении соглашения спор будет передан на рассмотрение в судебный орган в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации.
8.4. К настоящей Политике конфиденциальности и отношениям между Пользователем и Администрацией сайта применяется действующее законодательство Российской Федерации.

Большие и длительные нагрузки требуют соединений с большой площадью контакта. К таким относится шлицевое соединение. Зубья по всей длине вала позволяют перемешаться втулке с шестерней без остановки механизма. Передаточный момент возможен в несколько раз больше, чем при передаче через шпонку. Кроме достоинств у зубчатых соединений есть и свои недостатки.

Характеристики шлицевых соединений

По своей конструкции и способу передачи вращательного момента, шлицевые соединения можно отнести к многошпоночным. Несколько плоскостей взаимодействия при вращении, только вместо большого количества пазов и шпонок в них, только шлицевый вал и втулка. Шпонки отсутствуют, их заменяют шлицевые пазы и зубья, вырезанные непосредственно на сопрягаемых деталях. Конструкция позволяет значительно сократить погрешность изготовления и дает возможность перемещаться втулке вдоль оси вала, не прекращая радиальное движение.

К шлицевым соединениям относятся вал с зубьями, равномерно распределенными по диаметру и сопряженная с ним втулка, с ответными пазами.

Размеры шлицов определяются внутренним диаметром вала, их количеством и формой. В шлицевом соединении образуется несколько плоскостей контактов. Возможность передачи большого крутящего момента возрастает по сравнению со шпонками в несколько раз.

Зуб шлица нарезается фрезами на зуборезных станках и протяжкой. Для подвижных узлов делается последующая шлифовка боковых поверхностей. Длина зубьев может быть любой, у неподвижных шлицевых соединений равна высоте ступицы колеса. При скольжении шестерни вдоль оси, длина нарезанных выступов на валу определяется размером перемещения шестерни, ее высотой и технологическим припуском, равным радиусу фрезы для ее выхода при обработке.

Диаметр вала по наружной поверхности равен размеру втулки по впадинам. Втулка со шлицами в точности копирует своим отверстием профиль вала и плотно надевается на него. Шлицевые канавки по отверстию нарезаются на долбежном станке. Технология изготовления длительная, требует большой точности, которую не может обеспечить долбяк, поскольку длина резца большая относительно его сечения. При попытке ускорить обработку, сделать больше заход и подачу, инструмент отжимает, размер получается в минус.

При проектировании узла и подборе пар, основным параметром является внутренний диаметр по шлицам. Его рассчитывают на кручение и изгиб. Шлицевая втулка подвергается меньшим по силе воздействиям. Она выбирается по справочнику. Детали делают из среднеуглеродистых малолегированных сталей: Ст 45, Ст40Х, Ст 40ХН. Они имеют относительно высокую вязкость и низкую хрупкость в нормализованном состоянии и после объемной закалки на воздух при твердости 320–350 HB.

Определить количество зубьев при проектировании можно по таблицам. Они разделены для каждого внутреннего диаметра на 3 группы по нагрузкам:

легкая;
средняя;
тяжелая.

Чем больше крутящий момент нужно передавать, тем выше сам шлиц и больше их количество. За счет этого увеличивается площадь контакта.

Зубчатые соединения рассчитываются с учетом погрешности изготовления. Между поверхностями сопряженных деталей имеется зазор соединения. При повороте ведущей детали он смещается в противоположную сторону от направления действия силы. В идеале все поверхности соприкасаются и нагружены одинаково. По факту зубчатые соединения изготавливаются с погрешностью в 0,01–0,03 мм, в зависимости от размера и способа обработки. Муфта одной плоскостью соприкасается сильнее, другими меньше. При расчете прочности выбирается по таблице поправочный коэффициент, позволяющий рассчитать параметры деталей на прочность с учетом неравномерных сил нагрузок.

Зазор в соединении определяет размер холостого хода. Начиная двигаться, ведущая деталь сначала выбирает просвет между рабочими плоскостями, затем начинается силовое воздействие и вращение ведомой детали и всего узла.

Классификация

Детали шлицевых узлов нормализованы – существует определенный список типоразмеров, с соответствующими парами. Под них изготавливается инструмент и настраивается оборудование. В зависимости от условий работы и нагрузок, шлицевые соединения на несколько групп. Они характеризуются:

формой зуба;
базовыми поверхностями;
возможностью смещения вдоль оси.

Форма выступа определяется по шлицевому валу. Втулка имеет только соответствующие вырезы – пазы. Характеристики определяются видами шлицов:

прямые или прямобочные;
эвольвентные;
треугольные.

Классификация производится по форме зуба в сечении поперек соединения.

Прямобочные – прямозубые

У прямобочных шлицевых соединений зуб в поперечном сечении представляет собой прямоугольник. Ширина по всей высоте одинаковая. Встречаются в механизмах чаще всего, поскольку изготовление относительно простое. Прямозубые шлицевые соединения различают по величине нагрузки: малая, средняя, высокая.

По способу движения вдоль оси различают типы соединений:

неразъемные;
подвижные без нагрузки;
подвижные под нагрузкой.

Неразъемные используют в редукторах и других узлах при передаче вращения между постоянной парой деталей.

Примером подвижных соединений без нагрузки служат коробки скоростей станков. При переключении смещается вал, и другая пара вступает в зацепление. Изменяется передаточное число и скорость вращения патрона или шпинделя.

Коробка скоростей автомобиля не требует полной остановки для переключения. Происходит передвижение втулки относительно оси вращения без остановки, под нагрузкой.

К классификации шлицевых соединений относится и способ центровки. Он может быть:

по внутреннему диаметру – d;
по наружному диаметру – D;
по боковым сторонам, ширине зуба – b.

При центровке по внутреннему диаметру минимальные допуска на изготовление даются на размер вала по впадине и внутренний диаметр втулки. Просвет образуется между вершиной зуба на валу и дном шлица. Точность соединения достигается шлифовкой отверстия втулки на внутришлифовальном станке. Обработка меньшего диаметра на валу производится абразивным кругом вдоль оси.

При центровке по наружному диаметру плотное прилегание происходит по вершине выступа на валу и диаметром по впадине на втулке. В этом случае производится наружная шлифовка вала и чистовая обработка – долбежка, втулки.

Центровка, точнее посадка по боковым поверхностям возможна только для неразъемных соединений, когда необходимо исключить холостой ход в начале движения.

Шлицы изготавливаются с высокой точностью по ширине зуба и его расположения относительно оси. Втулка запрессовывается на вал. По обоим диаметрам имеются зазоры.

На чертеже показывается поперечное сечение соединения с одним зубом и диаметрами пунктирной линией. Втулка заштриховывается. Прямозубые шлицевые соединения на основном виде обозначают выносом линии с характеристиками. Расшифровка включает в себя буквенное обозначение способа центровки, количество и ширина шлицев, размер внутреннего и наружного диаметра с указанием класса точности и чистоты обработки всех поверхностей.

Эвольвентные

Соединение получило свое название за форму боковой поверхности в виде эвольвенты, как у цилиндрического зубчатого зацепления. Большая площадь контакта и широкий зуб в основании позволяет передавать огромное усилие. Зуб отличается высокой прочностью на изгиб.

Изготавливают шлицевые валы на зубофрезерных станках. Получается высокая точность при использовании стандартного оборудования. Центрирование делается по наружному диаметру для механизмов, работающих с высокой точностью, и по боковой поверхности для сильно нагруженных узлов. Соединение неподвижное. При боковом смещении возникает большая сила трения.

На чертеже указывается один зуб и его форма, по аналогии с прямозубыми зацеплениями. Кроме диаметров и классом обработки под выносной линией указывается ГОСТ, по которому изготавливались шлицы.

Треугольный профиль

Для передачи вращения тонкостенными ступицами изготавливаются шлицевые соединения с треугольным профилем. Они соединяются неподвижно и используются для маломощных усилий, требующих большой точности передачи вращения.

Изготавливается зуб по отраслевым стандартам с углом: 30°, 36° и 45°. Зубья мелкие, количество большое, в пределах 20 – 70 шт. центрирование производится только по боковым поверхностям.

Стоят на приводе стеклоочистителя в автомобилях, торсионных валах триммеров.

Достоинства и недостатки

При конструировании механизмов, передающих вращение с высокой нагрузкой, чаще всего останавливаются на выборе шлицевого соединения. Оно имеет в определенных случаях огромные преимущества и может заменить несколько шпоночных соединений. Недостатки также имеются. Надо взвешивать все аргументы за и против, выбирая способ соединения.

В сравнении со шпонками, к достоинствам шлицевых соединений относятся:

надежность при ударных нагрузках и вибрации;
возможность уменьшить длину ступицы;
малые радиальные зазоры;
увеличение срока эксплуатации;
отсутствие нагрузки на срез и малая на изгиб благодаря большому пятну контакта;
несколько линий приложения сил, возможность передавать большие усилия валами с малым диаметром;
осевое перемещение;
в соединении только 2 детали;
компактность;
точная центровка.

Шлицы изготавливаются по ГОСТ и Стандартам, имеют строго нормализованные размеры и детали для соединения легко подобрать. Упрощена сборка узлов и подгонка деталей.

К недостаткам шлицевых соединений относятся:

высокая стоимость деталей;
сложная технология изготовления;
использование специального оборудования и инструмента.

При перегрузках шпонка просто срезается, не допуская передачи повышенной нагрузки на рабочий механизм и предотвращая его поломку. Деталь простая и дешевая, легко меняется.

В шлицевых соединениях при аварийной ситуации может сломаться зуб или весь станок. Замена деталей сложная и дорогостоящая.

Применение

Необходимость в применении зубчатых соединений возникает, когда надо передать большой крутящий момент и предъявляются высокие требования к соосности ведущей и ведомой детали и точности движения. Шлицы позволяют втулке перемещаться вдоль оси, изменяя передаточное число зацепления без остановки механизма. Благодаря этому они применяются в коробках передач автомобилей, станков, загрузочных агрегатов.

Назначение шлица, как и шпонки, передавать крутящий момент с заданной угловой скоростью.

Распределение нагрузки относительно оси вращения равномерное, по количеству зубьев, исключается радиальное биение. Это используется в точных приборах, где необходима точность.

Вращение с помощью треугольных зубцов встречается в бытовых приборах, электроинструменте:

миксеры;
газонокосилки;
дрели;
роботы-пылесосы.

Во всех областях машиностроения, станкостроения, машинах и других средствах передвижения применяется компактный и мощный узел передачи вращения.

Государственные стандарты

Прямозубые шлицевые валы и втулки изготавливаются согласно ГОСТ 6033-80, которым предусмотрено обозначение шлицов по внутреннему и наружному диаметру валов, с указание способа центровки: D, d, b, количества зубьев, и класса точности изготовления сопрягаемых деталей. Например: d – 8×36H7/h7×40H12×7D9, где:

d – центрирование по малому диаметру;
8 зубьев;
36 – внутренний диаметр;
H7/h7, H12, D9 поле допуска соответствующих размеров;
40 – наружный диаметр;
7 – ширина зуба.

Стандарт предусматривает писать характеристики на выносной линии одной строкой без пробелов.

Изображение и изготовление эльвольвентных узлов выполняется по ГОСТ 1139-80, размеры и допуск на детали также располагаются на выносной линии. При этом указывается только характеристика размера центровки. Под линией пишется ГОСТ, по которому изготавливались детали.

В случае треугольного стыкования деталей ссылаются на отраслевой стандарт, указывают угол наклона и количество зубьев.

Общие сведения. Шлицевое соединение (рис. 3.62, а) – это зубчатое соединение, состоящее из шлицевого вала и шлицевой втулки.

Соединение обеспечивают выступы на валу и впадины такого же профиля во втулке (рис. 3.62, б), поэтому его можно рассматривать как многошпоночное соединение, в котором шпонки и пазы под них выполнены как единое целое с валом и ступицей и расположены параллельно их осям. Так как на валу выполнено несколько шлицев (зубьев), то это соединение по сравнению со шпоночным соединением имеет значительные преимущества:

– лучшее направление при перемещении детали вдоль оси вала;

– детали на шлицевых валах лучше центрируются (центрирование – плотный контакт поверхностей зубьев с поверхностями впадин); – напряжение смятия на гранях шлица значительно меньше, чем на рабочих поверхностях шпонок;

– прочность вала со шлицами при динамических и переменных нагрузках выше, чем у валов со шпоночным соединением. Шлицевые соединения нашли широкое применение в тракторостроении, авиационной и станкостроительной промышленности. В зависимости от формы поперечного сечения выступов зубчатые (шлицевые) соединения делят на соединения: прямобочного профиля (рис. 3.63, а), эвольвентного профиля (рис. 3.63, б) и треугольного профиля (рис. 3.63, в).

Классификация шлицевых соединений приведена на рис. 3.64. Наибольшее распространение в машиностроении получили зубчатые (шлицевые) соединения с прямобочным профилем зубьев.

Соединения шлицевые прямобочные.Стандарт предусматривает подразделение зубчатых (шлицевых) прямобочных соединений в зависимости от передаваемой нагрузки на легкую, среднюю и тяжелую серии, отличающиеся высотой и числом зубьев.Шлицевые соединения различают по способу центрирования втулки (ступицы) относительно шлицевого вала, осуществляемого за счет соприкосновения по различным элементам поверхности (рис. 3.64).

От способа центрирования зависит профиль шлицев. В табл. 3.17 изображены различные формы исполнения выступов и впадин для шлицев прямобочного профиля, предусмотренные ГОСТ 1139–80.

Зубья шлицевого вала имеют скругления или фаски (исполнение 3) или канавки во впадинах (исполнение 1). Пазы втулки на углах также имеют фаски (табл. 3.18), которые могут быть заменены закруглением с радиусом, равным размеру сфаски.

Радиусы скруглений r и фаски с на зубьях и во впадинах, чтобы не затемнять чертеж и увеличить размеры изображения рекомендуется показывать c помощью выносного элемента, как это представлено в табл. 3.18.

Способ центрирования зубчатых соединений выбирают по конструктивным и технологическим соображениям.

Условное обозначение (рис. 3.65) шлицевых соединений с прямобочным профилем включает:

а) букву, обозначающую поверхность центрирования – d, Dили b;

б) число зубьев и номинальные размеры d, D и b соединения, вала и втулки;

в) обозначения полей допусков или посадок по диаметрам (dиD) и по боковым сторонам (b), помещенные после соответствующих размеров.

Условные изображения зубчатых валов, отверстий и их соединений. Условные изображения зубчатых (шлицевых) валов, отверстий и их соединений и правила выполнения элементов соединений (зубьев) на чертежах зубчатых валов и отверстий устанавливает ГОСТ 2.409–74. Окружности и образующие поверхности выступов зубьев вала (рис. 3.66, а) и отверстия (рис. 3.66, б) показывают сплошными основными линиями.

Границу зубчатой поверхности вала, а также границу между зубьями полного профиля и сбегом (рис. 3.67) показывают сплошной тонкой линией.

Окружности и образующие поверхностей впадин на изображениях зубчатого вала и отверстия (рис. 3.66, 3.67) показывают сплошными тонкими линиями. При этом сплошная тонкая линия поверхности впадин на проекции вала на плоскость, параллельную оси (см. фронтальную проекцию), должна пересекать линию границы фаски (рис. 3.66, а; 3.67).

Образующие поверхностей впадин на продольных разрезах вала (рис. 3.67; 3.68, а) и отверстия (рис. 3.66, б) выполняют сплошными основными линиями.

На проекции вала (рис. 3.66, а) и отверстия (рис. 3.66, б) на плоскость, перпендикулярную его оси, а также в поперечных разрезах и сечениях (рис. 3.69, а, б) окружности впадин выполняют сплошными тонкими линиями.

На изображениях, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную к оси зубчатого вала (рис. 3.66, а; 3.67) и отверстия (рис. 3.66, б), изображают профиль одного зуба (выступа) и двух впадин.

Допускается изображать большее число зубьев и впадин. На этих изображениях фаски на конце зубчатого вала (рис. 3.70, а) и в отверстии (рис. 3.70, б) не показывают.

Если секущая плоскость проходит через ось зубчатого вала или отверстия, то на разрезах и сечениях валов зубья условно совмещают с плоскостью чертежа и показывают нерассеченными (рис. 3.68, а), а на разрезах и сечениях отверстий впадин условно совмещают с плоскостью чертежа (рис. 3.69, а, б; 3.71).

При изображении зубчатого вала или отверстия в разрезе или сечении линии штриховки проводят: а) в продольных разрезах и сечениях – до линии впадин (рис. 3.66, а; 3.67; 3.68); б) в попе- речных разрезах и сечениях – до линии выступов (рис. 3.69, 3.71).

Если секущая плоскость проходит через ось зубчатого соединения, то при его изображении на разрезе показывают только ту часть поверхности выступов отверстия, которая не закрыта валом (рис. 3.72, а).

Радиальный зазор между зубьями и впадинами вала и отверстия не показывают (рис. 3.72, б).

Нанесение размеров.На изображениях зубчатых валов, полученных проецированием на плоскость, параллельную оси, указывают длину зубьев полного профиля l1 до сбега (рис. 3.73, а):

В зависимости от технологических особенностей изготовления и способов контроля параметров допускается указывать еще один из размеров: или полную длинуl зубьев (рис. 3.73, б), или наибольший радиус инструмента (фрезы) Rmax(рис. 3.73, в),или длину сбега l2(рис. 3.73, г).

Примеры условного обозначения зубчатого (шлицевого) прямобочного соединения и нанесения размеров. При выполнении чертежей деталей стандартизованного зубчатого соединения условное обозначение вала или отверстия указывают в технических требованиях или на полке линии-выноски в соответствии с ГОСТ 2.409–74.

На учебных чертежах допускается применять условное обозначение в упрощенном виде, не указывая полей допусков.

Для валов, втулок и их соединений условное обозначение в буквенном виде выглядит следующим образом:

где E – поверхность центрирования d, Dили b;

z – число зубьев;

D –наружный диаметр;

Примеры условного обозначения зубчатого (шлицевого) вала с прямобочным профилем зубьев при центрировании:

Размерные числа, указанные в примерах относятся к средней серии.

Примеры обозначения на чертежах приведены на рис. 3.74:

а – для шлицевого вала с прямобочным профилем зубьев;

б – то же для втулки;

в – для шлицевого соединения при центрировании по внутреннему диаметру.

На сборочных чертежах допускается указывать условное обо- значение зубчатого соединения по ГОСТ 2.409–74 или другому нормативно-техническому документу. Условное обозначение указывают на полке линии-выноски, проведенной от наружного диаметра вала как для прямобочного, так и для эвольвентного шлицевых соединений. Пример условного изображения и обозначения шлицевого прямобочного соединения приведен на рис. 3.74, в. Данное соединение относится к легкой серии.

В табл. 3.19 приведены параметры шлицевых прямобочных соединений в соответствии с ГОСТ 1139–80.

Соединения шлицевые с эвольвентным профилем зубьев. Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев, расположенных параллельно оси соединения, с углом профиля 30? имеют следующие преимущества перед прямобочными:

– повышенную прочность на изгиб и смятие вследствие утолщения профиля зуба у основания;

– высокую точность и технологичность изготовления благодаря применению зубонарезных станков;

– лучшее центрирование сопрягаемых деталей;

– возможность компенсации перекосов в соединении путем придания зубьям бочкообразной формы на специальном оборудовании.

Исходный контур и форма зубьев шлицевых соединений зависят от способа центрирования втулки относительно вала (табл. 3.18).

В эвольвентных шлицевых соединениях центрирование обычно производят по боковым поверхностям зубьевb. По наружному диаметруD центрирование выполняют для повышения точности вращения деталей. Допускается применять центрирование по внутреннему диаметру, но его практически не применяют.

Изображения эвольвентных (табл. 3.20) шлицевых валов и отверстий выполняется по тем же правилам, как и для прямобочных.

На чертежах деталей с эвольвентным профилем дополнительно тонкой штрихпунктирной линией наносят образующие и окружности делительной поверхности, как на валу, так и в отверстии (табл. 3.20).

Условные обозначения.Обозначения на чертежах зубчатых (шлицевых) эвольвентных соединений (рис. 3.75), валов и втулок должны содержать по ГОСТ 6033–80:

а) номинальный (исходный) диаметр соединения D;

в) обозначение посадки (полей допусков вала и втулки), помещаемое после размеров центрирующих элементов; г) обозначение стандарта.

Примеры условных обозначений:

а) эвольвентное шлицевое соединение D = 50 мм, m = 2 мм, при центрировании по боковым поверхностям зубьев b (табл. 3.18), с посадкой по боковым поверхностям зубьев 9H /9g (рис. 3.72):

втулка того же соединения: 50 ´ 2 ´ 9H ГОСТ 6033–80;

вал того же соединения: 50 ´ 2 ´ 9g ГОСТ 6033–80;

б) эвольвентное шлицевое соединение: D = 40 мм, m = 2 мм, при центрировании по наружному диаметру Dt, с посадкой по центрирующему диаметру H7 /g6:

40 ´ H7 /g6 ´ 2 ГОСТ 6033–80

втулка того же соединения: 40 ´ H7 ´ 2 ГОСТ 6033–80

вал того же соединения: 40 ´ g6 ´ 2 ГОСТ 6033–80

в) эвольвентное шлицевое соединение: D = 50 мм, m = 2 мм, при центрировании по внутреннему диаметру dt, с посадкой по центрирующему диаметру H7 /g6:

i 50 ´ 2 ´ H7 /g6 ГОСТ 6033–80;

втулка того же соединения: i 50 ´ 2 ´H7 ГОСТ 6033–80;

вал того же соединения i 50 ´ 2 ´ g6 ГОСТ 6033–80.

На учебных чертежах обычно ограничиваются указание номинального диаметра D, модуля m и обозначением стандарта.

Соединения шлицевые с треугольным профилем зубьев. Шлицевые соединения с треугольным профилем зубьев находят применение для неподвижного соединения деталей при передаче небольших крутящих моментов. Такой вид соединения используется для замены прессовых соединительных посадок, а также в тонкостенных втулках.

Профиль треугольных зубьев и параметры шлицевого соединения не стандартизированы.

Основными параметрами соединений с треугольным профилем являются: номинальный диаметр D = 5–80 мм; число зубьев z = 20– 70; модуль m = 0,2–1,5 мм; угол профиля − 90, 72, 60?.

Центрирование в этом случае осуществляется только по боковым сторонам профиля. Условное обозначение шлицевого соединения с треугольным профилем (рис. 3.76) включает в себя: буквы Тр, номинальный диаметр соединения Db, число зубьев z, предельные отклонения и нормативно-технический документ.

Дата добавления: 2017-04-08 ; просмотров: 14782 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Назначение шлицевых валов и материалы изготовления

Существует несколько видов шлицевых валов, которые различаются формой профиля пазов:

прямобочные;
эвольвентные;
треугольные.

Сферы применения

Процесс создания шлицевых валов

Производство шлицевых валов включает несколько этапов обработки:

отрез заготовок;
подрезка торцов и центровка материала;
выточка заготовок на многорезцовых автоматах;
рифление;
нанесение шлицев в соответствии с заданными параметрами;
шлифовка и полировка изделия.

Читайте также: