Критерии работоспособности шлицевых соединений.
Основными критериями работоспособности являются: Сопротивление рабочих поверхностей смятию; сопротивление изнашиванию от коррозии, которое имеет механический характер вследствие перемещений соприкасающихся поверхностей. Деформации изгиба вала носят циклический характер и передаются в отверстии ступицы, в связи с чем появляются микротрешины. Расчет шлицевых соединений. Смятие и изнашивание рабочих поверхностей связаны с действующими напряжениями смятия
Рисунок 4.1.5
Условие прочности для прямобочных шлицов:
где Т — вращающий момент, Нм:
z — чисто зубьев; h — рабочая высота зубьев, мм;
Для соединений прямобочными шлицами
где f — фаска зуба. Для эвольвентных шлицов
где т — модуль зубьев, мм (табл. 1.10, ГОСТ 6033-80). Если расчетное напряжение При проектировочном расчете выбирают размеры сечения по ГОСТ 1139 80 (для прямобочных шлицевых соединений см. табл. 1.9) и определяют длину зубьев
Если
Таблица 1.8 – Допускаемые напряжения смятия
Примечания: 1. а - тяжелые условия эксплуатации: нагрузка знакопеременная с ударами; вибрации большей частоты и амплитуды, плохие условия смазывания, невысокая точность изготавления; б — условия эксплуатации средние: в — условии эксплуатации хорошие. 2. Большие значения — для легких режимов нагрузки.
Таблица 1.9 – Соединения шлицевые прямобочные (из ГОСТ1139-80)
а) центровка по наружному краю б) центровка по внутреннему диаметру
Таблица 1.10 – Соединения шлицевые эвольвентные с углом профиля 300 (выборка). Размеры в мм
а) Центровка по верхней поверхности б) Центровка по наружному диаметру
Применении: I. При выборе номинальных диаметров и модулей первый ряд следует предпочитать второму. 2. Число, зубьев, заключенное в рамки, являются предпочтительными. 3. Модуль, 3,5 по возможности не применять.
В зубчатых эвольвентных соединениях ГОСТ 6033—80 устанавливает номинальные диаметры, модули, числа зубьев (табл. 1.10). Центрирование чаще всего выполняют но боковым поверхностям зубьев, реже по наружному диаметру.
Задача 1. Проверить прочность прямобочного зубчатого соединения блока шестерен с валом коробки перемены передач (КПП) токарного станка по следующим данным: передаваемый вращающий момент Т = 100 Н м; D = 26 мм; длина ступицы блока l = 40 мм. Материл вала — сталь 45, блока шестерен — сталь 40, Рабочие поверхности зубьев термически обработаны и шлифованы.
Рисунок 4.2.1 – Прямобочное зубчатое соединение
Решение. 1.1. По ГОСТ 1139-80 (табл. 1.9) принимаем легкую серию (рис. 4.2.1), по заданному z = 6, принимаем D = 26 мм, d = 23 мм, фаска f = 0.3 мм. 1.2. Напряжение смятия (расчетное)
где Кз - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями, Кз = 1,1... 1,5;
h - высота поверхности контакта зубьев,
Принимаем Кз = 1,3.
Задача 2. Подобрать шлицевое соединение зубчатого колеса с валом (рис. 4.2.2). Соединение передает вращающий момент Т = 210 Нм. Условия эксплуатации средние. Диаметр вала d = 45 мм, материал — сталь 45 с термообработкой — улучшение, твердость 290 НВ.
Рисунок 4.2.2
Решение. 2.1. Размеры соединения. Принимаем, как наиболее распространенное, прямобочное с центрированием по наружному диаметру. 2.2. По табл. 1.9 находим размеры для легкой серии. Для d = 45 мм:
фаска f = 0,4 мм; средний диаметр и высота зуба
2.3. Допускаемые напряжения. Для неподвижного соединения при 2.4. Расчетная длина зубьев при Kз = 1,3 из условия прочности на смятие
отсюда
2.5. Длина ступицы колеса
Принимаем ближайшее значение по Rв 40:
Задача 3. (алгоритм решения домашней задачи). Эвольвентное зубчатое соединение передает вращающий момент Т = 3000 Нм. Поминальный диаметр зубьев z = 38, модуль m = 1,25 мм (табл. 1.10). Соединение неподвижное. Твердость поверхности в пределах НВ 240...300. Определить из условия прочности на смятие длину зуба l. Решение. 3.1. Условие прочности на смятие
где Для эвольвентных шлицев
Средний радиус
3.2. Определить длину зуба l из условия прочности на смятие
Округлить по ГОСТ 6636-69 Rв 40:
l = 60 мм. Длина ступицы колеса (или блика):
Таблица 1.11 – Нормальные линейные размеры (ГОСТ 6636-69), мм
Домашняя задача. Эвольвентное зубчатое соединение передает вращающий момент Т Нм. Номинальный диаметр зубьев z, модуль m мм (табл. 1.10). Соединение неподвижное. Твердость поверхности в пределах НВ 240...300. Определить из условия прочности на смятие длину зуба l.
Таблица 4.4.1 - Входные данные для задачи 4.3.1
|