Расчет и выбор посадок шлицевых соединений

Шлицевые соединения имеют следующие преимущества: лучшее центрирование и направление посаженной на вал детали, более равномерное распределение нагрузки по высоте шлица, меньшая концентрация напряжений. В зависимости от профиля зубьев различают шлицевые соединения трех видов: прямобочные, эвольвентные и треугольные. Наибольшее распространение получили шлицевые соединения с прямобочным профилем (ГОСТ 1139-80). В зависимости от передаваемого крутящего момента стандарт устанавливает размеры шлицевых прямобочных соединений легкой, средней и тяжелой серий, которые отличаются сочетанием различных чисел (z) зубьев (шлицев), размерами внутреннего (d), наружного (D) диаметров и шириной (b) зуба. При соединении шлицевой втулки с валом применяются три способа их относительного центрирования: по наружному диаметру D, внутреннему диаметру d и боковым поверхностям шлицев b (рис. 20).

Рис. 20. Способы центрирования шлицевых соединений

Центрирование по одному из диаметров («D» или «d») применяется во всех случаях, когда необходима повышенная точность совпадения геометрических осей деталей. Выбор наружного или внутреннего диаметра в качестве центрирующего обусловливается твердостью материала втулки и размерами соединения. Центрирование по наружному диаметру «D» как наиболее простое и экономичное рекомендуется применять во всех случаях, когда втулка остается незакаленной (термически необработанной) или калится на невысокую твердость НВ<350 и допускает калибровку протягиванием, а вал – фрезерованием с последующим шлифованием. При центрировании по «D» требуется точно выполнять наружный диаметр вала и наружный диаметр шлицевого отверстия втулки, он применяется наиболее часто для неподвижных соединений, реже – для подвижных, передающих малые крутящие моменты.

Центрирование по внутреннему диаметру d применяют при высоких требованиях к соосности вала и отверстия втулки или в том случае, когда втулка имеет высокую твердость. Центрирование по боковым сторонам зубьев не обеспечивает точной соосности втулки и вала, применяется при передаче больших крутящих моментов при знакопеременных нагрузках.

Шлицевые соединения могут быть подвижными и неподвижными. Стандартом предусмотрены сочетания полей допусков валов и втулок, образующие посадки [37]. На сборочных чертежах шлицевые обозначаются следующим образом:

d – 8 х 32 х 36 х 6 ;

D – 8 х 32 х 36 х 6 ;

b – 8 х 32 х 36 х 6 .

Пример

Выполнение задачи 8 (исходные данные в табл. 6 приложения) заключается в определении предельных отклонений на центрирующий наружный диаметр ø 120 и боковым поверхностям шлицев 18 по ГОСТ 25347-82, а также нецентрирующий внутренний диаметр ø112 . Предельные отклонения представлены в табл. 13.

Таблица 13

Предельные отклонения и предельные размеры для прямобочного

шлицевого сопряжения D - 10x112x120 x18

Отклонения, предельные размеры и допуски	Втулка	Вал
d= 112H11	D=120H8	b=18D9	d=112а11	D = 120e8	b=18е8
Отклонения, мкм
верхнее ES, es	+220	+54	+93	-410	-72	-32
Нижнее EI, ei			+50	-630	-126	-59
Предельные размеры, мм
наибольший	112,220	120,054	18,093	111,59	119,928	17,968
наименьший	112,000	120,000	18,050	111,37	119,874	17,941
Допуски размера, мкм
Td, TD, Tb

1. Определяются предельные отклонения для центрирующих и нецентрирующих элементов.

Так как допуски нецентрирующего диаметра d в условном обозначении не указаны, то согласно [37] поле допуска втулки H11, после допуска вала – .

Числовые значения предельных отклонений для шлицевых валов и втулок выбираются по [13], установленному для гладких цилиндрических соединений.

2. Определяются предельные размеры и допуски для центрирующих и нецентрирующих элементов и сводятся в табл. 13.

3. Строится схема расположения полей допусков для d, D и b (рис. 21).

Рис. 21. Схемы расположения полей допусков: а) для внутреннего диаметра d;
б) для наружного диаметра D; в) для ширины шлицев b