Шлицевое соединение с центрированием по b

 

Параметры прямобочного шлицевого соединения средней серии

число зубьев Z = 6, малый диаметр d=11мм, больший диаметр D=14мм,

ширина зуба b =3мм, с посадками (по табл. 13):

по d , по D , по b .

 

Для сборки:

 

Шлицевое отверстие:

Шлицевый вал:

.

 

Выбор размеров шлицевых соединений.

При проектировании шлицевых соединений первоначально конструктивно оценивается размер круглого вала, который в дальнейшем просчитывается на прочность с учётом коэффициентов запаса, и уточняется в соответствии со стандартизованными размерами. Полученные шлицевые выступы и впадины во внутренних углах имеют значительную концентрацию напряжений, поэтому размер шлицевого вал даже по меньшему диаметру всегда больше расчётного круглого вала. По данным /1/ это превышение составляет 15…20%. Для собираемости соединения, а также для обеспечения подвижности необходимо предусмотреть радиусы, фаски для создания возмозможности выхода шлифовального круга при обработке. Спроектированное шлицевое соединение проверяют на смятие и износ (методики этих расчётов приведены в /13 /, в данном пособии они не приводятся).

 

2.5. Посадки прямобочных шлицевых соединений

 

Посадки прямобочных шлицевых соединений выбирают по соответствующим таблицам стандартов, таблицы 11, 12, 13 приложения, в зависимости от выбранного метода центрирования и от характера работы сопряжения.

Далее при выборе посадок можно руководствоваться следующими соображениями. Многие шлицевые соединения по сопрягаемым по-

верхностям имеют гарантированные зазоры. Чем больше длина осевого

перемещения шлицевой втулки и чем чаще имеют место перемещения, тем больше должен быть зазор между опорными поверхностями в сопряжении, необходимый для размещения смазки, компенсации температурных деформаций и погрешностей изготовления деталей. Гарантированные зазоры также устанавливают для обеспечения самоцентрирования втулки относительно вала в тяжелонагруженных и реверсивных передачах. Так, например, в автомобилях имеются неподвижные шлицевые соединения, у которых по центрирующему диаметру назначают посадки с основными отклонениями f, e, d.

При высоких требованиях к точности центрирования стремятся

получить наименьшие зазоры по центрирующим диаметрам.

Если точность центрирования не имеет существенного значения, а на первый план выдвигаются требования высокой прочности (особенно при переменных нагрузках и реверсивном движении), то предусматривают, возможно меньшие зазоры между боковыми поверхностями зубьев и впадин. Примером такого соединения является карданное сочленение в автомобилях, где используется центрирование по боковым поверхностям зубьев.

Следует помнить, что вследствие неизбежных перекосов и неточности взаимного расположения шлицев посадки шлицевых соединений как бы смещаются по сравнению с обычными одноименными посадками для гладких цилиндрических соединений в сторону уменьшения зазора или увеличения натяга. Так, например; посадки обеспечивающие скольжение для соединения вал-отверстие, будут уже неподвижными. Учитывая влияние упомянутых погрешностей, можно, например, рекомендовать применение посадок для шлицевых соединений в соответствии с предъявляемыми к ним эксплуатационными требованиями (таблица 7):

 

2.6. Пример выбора допусков и посадок прямобочных шлицевых соединений.

Ниже приведен типовой пример выбора поверхностей центрирования и посадок прямобочных шлицевых соединений и определения допусков и предельных размеров всех элементов сопряжения с обозначением их на чертежах.

 

В соответствии с заданием (см. табл 21) рассматриваются следующие характеристики соединения:

 

Вариант №	Расчетный диаметр круглого вала (d крв)	Соосность	Нагрузки	Твердость шлицевой втулки	Осевая подвижность пары
		Высокая	Средние	Высокая	Высокая

 

Определить размеры, допуски и предельные размеры всех элементов соединения, построить схемы расположения полей допусков, посадок и дать сборочный шлицевого соединения и рабочий чертежи составляющих элементов.

Решение.

 

Диаметр по впадинам d шлицевого вала определяется через расчётный диаметр (получен на базе прочностных расчётов и др.) круглого вала

d крв как:

d= d крв +(10… 20)%= 25+(10… 20)%» 27,5 min …30,max

В силу средней нагруженности выбираем соединения по средней серии, а затем по диаметру d параметры в соответствии с таблицей 9:

диаметры: d=28мм, D=34 мм,

ширина зубьев b=7,

число зубьев z=6,

радиусы скруглений r = 0,3 мм,

фаски f = 0,4 мм с предельным отклонением +0,2 мм,

посадочная поверхность «a» не менее 1,70 мм,

при занижении диаметра d до d1 не менее 25,9мм.

Учитывая высокие требования к соосности, заключаем, что возможно применения центрирования по диаметрам D, либо d.

Принимая во внимание исходно заданную высокую твёрдость втулки для шлицевого отверстия и затруднённость её обработки, выбираем центрирование по d.

Для варианта центрирования по d предусмотрена 11, в рассматриваемом задании предусмотрена высокая подвижность соединения и поэтому из предложенных в таблице 11 посадок следует выбрать посадку с достаточным зазором. Посадки с зазором предложены следующие: H7/f7, H7/e8, H7/g6, из указанных наибольший зазор будет в H7/e8, что обеспечит высокую смазываемость и подвижность.

Для вспомогательной поверхности «b» выберем также посадку с зазором F8/f7 также по табл. 11.

Характеристики нецентрирующего диаметра D определим по таблице 14, в которой предусмотрена посадка H11/a11.

По полученным данным создадим формулу соединения:

 

 

допустима и такая запись:

 

d-6 28H7/e8 34H12/a11 7F8/f7.

 

 

Выбираем параметры посадок и вычерчиваем расположение полей (рис.5) допусков применяя таблицы 16-18. При создании чертежа применим исполнение 2Б для вала и 1Б для втулки, где предусмотрены радиусы скруглений, фаски, посадочная поверхность «a», d1 (ранее выписанные). Отклонения от симметричности в диаметральном выражении принимаем в соответствии с таблицей 15, для IT7, IT8 определено 0,015мм (рис.20). Проведём проверку правильности указаний отклонения исходно поставленным задачам. Средний зазор посадки центрирующего диаметра d будет Sm=((ES+EI)/2)-((es+ei)2)= ((21-0)/2)-((-40+(-73)))/2=67мкм. Положим, что:

а)паз втулки имеет отклонение от оси в радиусном выражении в направлении по часовой стрелке 15/2=7,5мкм

и в тоже время

б)шлиц вала отклонение в радиусном выражении также 7,5мкм против часовой стрелки, тогда уменьшение зазора при сборке составит 15мкм, средний зазор же 67 мкм больше. Также и минимальный зазор 40 мкм больше 15мкм, что гарантированно обеспечивает подвижность соединения.

 

Можно также для решения воспользоваться таблицей 7 и получить формулу соединения

d-6 28 H7/f7 34H12/a11 17 F10/f9.

в которой для d предусмотрена посадка H7/f7 с меньшим средним зазором Sm=41мкм(было 66мкм) и для вспомогательной поверхности b посадка F10/f9 со средним зазором несколько большим Sm=73мкм(было 44,5мкм). Необходимо заметить, что зазоры отличаются не существенно и поэтому можно при выборе пользоваться любым и подходов. Следует отметить также, что H7/f7 относится к предпочтительным. Для параметра b предпочтительной будет D9/js7, но здесь зазоры не велики и могут оказаться на уровне отклонений формы, а это приведёт к ухудшению подвижности.

Полученное соединение удовлетворяет условиям высокой соосности, подвижности в осевом направлении, при средней нагруженности.

 

 

 

 

Рисунок 5. Схема расположения полей допусков

для соединения: d -6 28H7/e8 34H12/a11 7F8/f7.

 

 

По таблицам определяем предельные отклонения.

 

Диаметры шлецевого отверстия:

Диаметры шлицевого вала: ;

Ширина впадин шлицевого отверстия:

Толщина зубьев шлицевого вала:

Схема расположения полей допусков приведена на рис.5. Сборочный чертеж шлицевого соединения и рабочие чертежи шлицевого вала и отверстия показаны на рис. 6. Простановка допусков и посадок шлицевого соединения на сборочном и рабочих чертежах шлицевого вала и отверстия также показана на рис. 20.

Можно также, провести выбор параметров прямобочного шлицевого соединения с применением алгоритма, показанного в таблице 23.

 

 

 

Рисунок 6. Чертежи шлицевого соединения

d -6 28H7/e8 34H11/a11 7F8/f7.

 

 

2.7. Контроль прямобочных шлицевых соединений

 

Для прямобочных шлицевых соедине­ний, несмотря на сложность геометрической формы втулки и вала, нор­мируется практически одно отклонение отсимметричности боковых сто­рон зубьев (шлицев). Нормирование только одного показателя отклонения расположения связано, с тем, что основным средством контроля деталей шлицевого соединения (вала и втулки) является комплексный (проходной) калибр, выявляющий воз­можность сборки этих элементов. В стандарте на эти калибры установ­лены требования на расположение элементов шлицевого сопряжения.

Допуск симметричности нормируется в зависимости от ширины зуба (шлица) и устанавливается значениями от 0,010 до 0,018 мм (табл.15).

Установившаяся во всем мире система контроля шлицевых деталей с помощью калибров нашла отражение не только указанием об этом в стандарте, нормирующим точностные данные для шлицевого соедине­ния, но и на дополнительные требования еще к параметру от­клонения расположения. В стандарте указано, что если шлицевая деталь контролируется калибром, длина которого меньше длины детали, то дополнительно нормируются требования к отклонению от парал­лельности сторон зубьев (пазов) вала и втулки относительно оси цен­трирующей поверхности. Отклонение от параллельности задается на длине 100 мм значением 0,03 мм при допусках на ширину шлицев от IT6 до IT8 и 0,05 мм при допусках IT9 и IT10.

.

2.8.1 Контроль прямобочного шлицевого отвер­стия

 

Для контроля прямобочного шлицевого отвер­стия (втулки) используются:

1. Комплексный калибр-пробка проходной (рис. 7, а). Этот калибр имеет контур, обратный контуру шлицевого прямобочного отверстия, его изготовляют с наименьшими предельными размерами параметров D, d и b. В шлицевом отверстии этот калибр контро­лирует одновременно наименьшие размеры этих па­раметров и их соосность, а также симметричность па­зов,их шаг по окружности и параллельность боковых поверхностей пазов отверстия их осям симметрии.

2. Поэлементный калибр-пробка неполный непро­ходной для контроля ширины паза b (рис. 7, б).

3. Поэлементный калибр-пробка неполный непро­ходной (рис. 7, в) для контроля параметра D.

4. Поэлементный калибр-пробка полный непроход­ной для контроля параметра d (рис. 4, г).

Рисунок 7. Калибры-пробки для контроля шлицевого прямо­бочного отверстия:

а – комплексный проходной; б – неполный непроходной для контроля ши­рины пазов b;

в – неполный непроходной для кон­троля параметра D; г – полный гладкий непроходной для контроля па­раметра d

 

Шлицевое прямобочное отверстие (втулку) приз­нают годным, если комплексный калибр-пробка вхо­дит в него, а ни одна из поэлементных пробок не про­ходит в размеры D, b и d. Это означает, что каждый параметр не выходит за свои верхние предельные размеры

 

2.8.2 Контроль шлицевого прямобочного вала

 

Для контроля шлицевого прямобочного вала используются:

1. Комплексный калибр-кольцо проходной (рис. 8 а). Этот калибр имеет контур, обратный контуру шлицевого прямобочного вала; он изготовлен с наи­большими предельными размерами параметров D, d, b; на шлицевом прямобочном валу этот калибр конт­ролирует одновременно наибольшие предельные раз­меры этих параметров и соосность их окружностей, а также симметричность шлицев, их шаг по окруж­ности и параллельность боковых поверхностей шлицев их осям симметрии. На вал этот калибр-кольцо должен проходить по всей длине шлицевой по­верхности.

2. Поэлементный калибр-скоба (рис. 8 б) непро­ходной для контроля D шлицевого вала.

3. Поэлементный калибр-скоба непроходной для контроля d шлицевого вала (рис. 8 в).

4. Поэлементный калибр-скоба непроходной для контроля толщины b шлицевого вала (рис. 8 г).

Рисунок 8. Калибры для контроля шлицевого прямобочного вала:

а – комплексный калибр-кольцо проходкой; б – калибр-скоба непроходной для контроля параметра D; в – калибр-скоба не­проходной для контроля параметра d;

г – калибр-скоба непро­ходной для контроля толщины шлица b

 

Шлицевой вал с прямобочным профилем призна­ется годным, если комплексный калибр-кольцо прохо­дит по всей длине его поверхности, а поэлементные калибры-скобы не проходят на размеры D, d и b.

 

На рисунке 9 представлен полный комплект калибров для контроля прямобочного шлицевого соединения.

 

 

Рисунок 9. Полный комплект калибров для контроля прямобочного шлицевого вала и отверстия.

В приложении на рисунках 19,20 и 21 приведены варианты графического оформления данного раздела курсовой работы "Шлицевые соединения", выполненный на формате А3.