Шпоночные, шлицевые соединения. Механические передачи

Механика 1.3
Лекция 6
Шпоночные соединения
Шпоночные соединения – это разборные подвижные или неподвижные
соединения двух деталей, с применением специальных закладных
деталей – шпонок.
Шпоночное соединение применяется, как правило, для подвижного или
неподвижного соединения двух деталей (вала и ступицы) с целью
предотвращения их относительного проворота при передаче крутящего
момента
Достоинства
Недостатки
простота и надёжность
ослабление сечений вала и ступицы
лёгкость сборки и разборки
концентрация напряжений
низкая стоимость
децентровка деталей
Шпоночные соединения
Напряженные
Неподвижные
С клиновой
шпонкой
С тангенциальной
шпонкой
Ненапряженные
Подвижные
С призматическими
шпонками
Направляющие
Скользящие
Неподвижные
С сегментными
шпонками
С призматическими
шпонками
Призматические шпонки
Рабочая грань
Неподвижные
ГОСТ 10748—79
Направляющие
ГОСТ 8790—79
Призматические шпонки
Скользящие
ГОСТ 12208-66
Сегментные шпонки
Неподвижные
ГОСТ 24071-80
Клиновые шпонки
Шпонки изготовляют из сталей, имеющих временное сопротивление на
разрыв не менее 590 МПа (наиболее часто используется стали 45 и 50) с
твердостью (30-40) HRC
Допускаемые напряжения на смятие:
• при стальной ступице [σ]см = 30…200 МПа;
• при чугунной
[σ]см = 80…110 МПа;
Допускаемые напряжения на срез:
[τ]ср = 70…100 МПа
Соотношение размеров призматических шпонок обеспечивает выполнение
условия прочности на срез при выполнении условия прочности на смятие
Достаточно обеспечить выполнение условия прочности на смятие
 см
F
2T
 ;F
; A  l p  (h  t1  f ); l p  l  b
A
d
см
2T

 см
d  l p  h  t1  f 
Ввиду особенности геометрической формы сегментная шпонка
дополнительно проверяется на срез
ср
2T

 ср
d lp b
Шлицевые соединения
Шлицевыми называют соединения, которые образуются между выступами
(шлицами) вала и соответствующими по форме впадинами ступицы,
насаженной на вал. Соединения выполняют подвижными и неподвижными
(относительно оси вала).
Прямобочный
Треугольный
Профиль
Эвольвентный
Шлицевые соединения
Достоинства
Недостатки
точность центрирования
сложность изготовления
прочность и надежность
стоимость изготовления
меньше длина ступицы
Основной критерий работоспособности – прочность на смятие
см
2TK 3

 см
d ср  z  l p  h
K3 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки (1,1…1,5),
dср – средний диаметр соединения,
z – число зубьев.
Прямобочный
h  (D  d ) / 2  2 f ;
d ср  ( D  d ) /2
Эвольвентный
h  m;
d ср  d д  mz
m – модуль зацепления,
 – коэффициент, равный 1.0 при
центрировании по ширине зуба, 0.9 –
при центрировании по D
Треугольный
h  ( D  d a ) / 2;
d ср  d д  mz
Механические передачи
В курсе ДМ рассматриваются передачи вращательного движения
следующих видов
 Ременная
 Цепная
 Фрикционная
 Зубчатая
 Червячная
Исключение – винт-гайка (преобразует вращательное
движение в поступательное)
Основные кинематические и силовые соотношения в передачах
  n / 30
Угловая скорость
V  d / 2  nd / 60
Окружная (линейная) скорость
Ft  2T d
Окружная сила, передаваемая мощность
P  Ft V  T
  P2 / P1
КПД одноступенчатой передачи
u12  i12  1 / 2  T2 /(T1  )
Многоступенчатые
Передаточное отношение (число)
  1  2  ...  n
i  i1  i2  ...  in
Ремённые передачи
Передача трением с гибкой связью
Ремённые передачи
Достоинства
Недостатки
передача на большие расстояния
большие радиальные размеры
возможность работы на больших
скоростях
низкая долговечность ремня
плавность и бесшумность
нагрузка на опоры
естественная защита от
перегрузок
проскальзывание
Геометрические параметры ремённых передач
Плоский ремень
a  1.5(d2  d1 )
Клиновый и поликлиновый
a  0.55(d2  d1 )  h
l р  2a  0.5(d 2  d1 )  (d 2  d1 ) 2 /( 4a)
ГОСТ 1284.1-89
Геометрические параметры ремённых передач
Уточнение межосевого расстояния

1
a  2l p  (d 2  d1 ) 
8
2l p  (d 2  d1)2  8(d 2  d1)2 
Проверка угла обхвата малого шкива
1  180  57(d2  d1) / a
1  150
Плоский ремень
1  120
Клиновый ремень
Силы в ремне
 T1  F2d1 / 2  F1d1 / 2  0
Ft  2T1 / d1
Напряжения в ремне
 max   1   v   и1
 1   0   t / 2;
 2  0 t / 2
 t  Ft / A
 0  F0 / A
 и  E / d
 v  Fv / A
Полезное напряжение
Напряжение предварительного натяжения
Напряжение изгиба
Напряжение от центробежной силы
Тяговая способность ременной передачи
t

2 0