Ваше мнение: какой основной недостаток имеют зубчатые соединения?

§ 2. Расчет на прочность соединений с призматическими шпонками

9.6. Рекомендуемая последовательность проектировочного расчета.

В зависимости -от диаметра вала d по табл. 9.1 выбирают размеры шпонки b х h, а ее длину принимают на 5—10 мм меньше длины ступицы, округляя до ближайшего большего значения по стандарту (некоторые стан­дартные значения / приведены в табл. 9.1). После подбора шпонки соеди­нение по формуле (9.1) проверяют на смятие. Напряжения смятия опреде­ляют в предположении их равномерного распределения по поверхности контакта:

где F_t=2T/d — сила, передаваемая шпонкой; А_см — площадь смятия (рис. 9.13); .

Рис. 9.13. К расчету на прочность соединения с призматическими шпонками

Таблица 9.1. Размеры (мм) призматических шпонок

Следовательно,

(9.1)

где Т — передаваемый момент, Н · мм; d — диаметр вала, мм; (h – t₁) — ра­бочая глубина паза, мм (см. табл. 9.1); l_р — рабочая длина шпонки, мм (для шпонок с плоским торцом l_р =l, со скругленными торцами l_p = l-b); [а]_см — допускаемое напряжение (для чугунных ступиц [а]_см = 60 + 80 МПа, для стальных [а]_см = 100 + 150 МПа).

Расчетную длину шпонки округляют до ближайшего большего размера (см. табл. 9.1). В тех случаях, когда длина шпонки получается значительно больше длины ступицы детали, устанавливают две или три шпонки под уг­лом 180 или 120°. При расчете многошпоночного соединения допускают, что нагрузка между всеми шпонками распределяется равномерно.

Формула проектировочного расчета для определения рабочей длины /_р приз­матической шпонки (шпонки со скругленными концами):

9.7. Для ответственных соединений призматическую шпонку проверяют на срез

(9.2)

где [τ]_ср — расчетное напряжение на срез, МПа; b — ширина шпонки, мм; /_р — рабочая длина шпонки, мм; [τ]_ср — допускаемое напряжение на срез; для сталей с σ_в > 500 МПа для неравномерной (нижний предел) и спокой­ной нагрузок (верхний предел) принимают [τ]_ср = 60 ÷ 90 МПа.

§ 3. Расчет на прочность прямобочных шлицевых (зубчатых) соединений

9.8. Проверочный расчет на прочность прямобочных зубчатых соединений аналогичен расчету призматических шпонок.

В зависимости от диаметра вала d (рис. 9.14) по табл. 9.2 выбирают па­раметры зубчатого соединения, после чего соединение проверяют на смя­тие. Проверку зубьев на срез не производят.

Рис. 9.14. К расчету прямобочного шлицевого соединения

При расчете допускают, что по боковым поверхностям зубьев нагрузка распределяется равномерно, но из-за неточности изготовления в работе участвует только 75 % общего числа зубьев (т. е. коэффициент неравномер­ности распределения нагрузки между зубьями (шлицами) К_шл = 0,75).

По аналогии с условием (9.1)

(9.3)

где Т — момент, Н · мм; К_шл = 0,75; г — число зубьев (выбирают в зависи­мости от d по табл. 9.2); d_cp = {D + d)/2 — средний диаметр соединения, мм; А_см = l_p[(D - d)/2 -f- r] — площадь смятия, мм²; /_р — рабочая длина зубьев, мм; D, /, г (см: рис. 9.14) — выбирают в зависимости от d по табл. 9.2; [а]_ш — допускаемое напряжение на смятие боковых граней зубьев из ста­лей, имеющих ст„ > 500 МПа ([а]_см принимают по табл. 9.3).

Выбрать геометрические параметры для расчета длины ступицы прямо-бочного зубчатого соединения, если расчетный диаметр вала d = 42 мм.

Таблица 9.2. Зубчатые прямобочные соединения, размеры, мм

Таблица 9.3. Допускаемые напряжения смятия [ст]_си на рабочих гранях зубьев (шлицев)