Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зуба имеют то же назначение, что и прямобочные, но обладают рядом преимуществ: технологичностью (для обработки всех типоразмеров валов с определенным модулем требуется только одна червячная фреза, возможно применение всех точных методов обработки зубьев); большей прочностью (имеют меньший концентратор напряжений и большее количество зубьев). Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев применяются для подвижных и неподвижных соединений. К основным параметрам относятся:
• D – наружный диаметр зубьев, номинальный диаметр соединения;
• m – модуль;
• z – число зубьев;
• α = 30° – угол профиля.
Остальные параметры вычисляются по зависимостям ГОСТ 6033–80 (прил. 8).
В шлицевых соединениях с эвольвентным профилем зубьев применяются следующие способы относительного центрирования вала и втулки:
по боковым поверхностям зубьев s(e);
по наружному диаметру D;
допускается центрирование по внутреннему диаметру.
Наибольшее распространение получил способ центрирования по боковым поверхностям зубьев. ГОСТ 6033–80 устанавливает допуски и посадки для различных способов центрирования.
Кроме указанных посадок применяются и другие [2].
Обозначения шлицевых эвольвентных соединений должны содержать номинальный диаметр, модуль, обозначение посадки (полей допусков вала и отверстия) и номер стандарта. Обозначение поля допуска ширины впадины втулки и толщины зуба вала состоит из числа, обозначающего степень точности, и буквы, обозначающей основное отклонение, например: 9H, 10p, 9n.
Примеры обозначения шлицевых эвольвентных соединений.
При центрировании по боковым поверхностям зубьев: D = 50 мм;
m = 2 мм; посадка по боковым поверхностям s(e) – 9H/9g:
соединение – 50×2×9H/9g ГОСТ 6033–80;
вал – 50×2×9g ГОСТ 6033–80;
втулка – 50×2×9H ГОСТ 6033–80.
При центрировании по наружному диаметру: D = 50 мм; m = 2 мм; посадка по центрирующему диаметру D – H7/g6 и по боковым поверхностям s(e) – 9H/9h:
соединение – 50×H7/g6×2×9H/9h ГОСТ 6033–80;
вал – 50×g6×2×9h ГОСТ 6033–80;
втулка – 50×H7×2×9H ГОСТ 6033–80.
При центрировании по внутреннему диаметру: D = 50 мм;
m = 2 мм; посадка по центрирующему диаметру D – H7/g6 и по боковым поверхностям s(e) – 9H/9h:
соединение – i50×2×H7/g6×9H/9h ГОСТ 6033–80;
вал – i50×2×g6×9h ГОСТ 6033–80;
втулка – i50×2×H7×9H ГОСТ 6033–80.
Выбор средств измерений и контроля эвольвентных
Шлицевых соединений
Контроль эвольвентных шлицевых соединений производится проходными комплексными калибрами (пробок и колец) и поэлементно путем использования непроходных калибров или универсальных измерительных приборов аналогично прямобочным шлицевым соединениям (прил. 4) [4–7].
Контроль шлицевого вала и втулки комплексным калибром достаточно выполнить в одном положении, без перестановки калибра. Контроль поэлементным непроходным калибром должен проводиться не менее чем в трех различных положениях. Если длина комплексного калибра менее 0,5 длины контролируемой поверхности, то необходимо проводить дополнительно проверку погрешности направления зуба изделия (рис. 4) [1].
Рис. 4. Калибры для контроля деталей эвольвентных соединений:
а – калибр-кольцо комплексный проходной эвольвентный для контроля вала; б – калибр-кольцо поэлементный непроходной эвольвентный для контроля вала; в – калибр-пробка комплексный проходной эвольвентный для контроля втулки; г – калибр-пробка поэлементный непроходной эвольвентный для контроля втулки
Расчет эвольвентных шлицевых соединений
Рассмотрим порядок расчета эвольвентных шлицевых соединений.
1. По заданному условному обозначению дать расшифровку эвольвентного шлицевого соединения и определить способ его центрирования.
2. По таблицам стандартов найти предельные отклонения центрирующих и нецентрирующих размеров [1].
3. Вычислить предельные размеры всех элементов, их допуски и предельные значения зазоров или натягов в соединениях по центрирующим и нецентрирующим параметрам.
4. Построить схемы взаимного расположения полей допусков по центрирующим и нецентрирующим параметрам.
5. Оформить чертежи деталей эвольвентного шлицевого соединения, заданные преподавателем.
6. Выбрать средства измерений (контроля годности) размеров деталей соединения.
Пример расчета
Задано эвольвентное шлицевое соединение 100×3×7H/8f ГОСТ 6033–80.
Произведем расшифровку его условной записи. Заданное шлицевое соединение центрируется по боковым поверхностям зубьев с посадкой по центрирующему размеру 7H/8f. Номинальный размер соединения D = 100 мм, модуль m = 3. По справочным данным (прил. 9) для данного соединения число зубьев z = 32, диаметр делительной окружности d = 96 мм. По наружному и внутреннему нецентрирующим диаметрам ГОСТ 6033–80 предусматривает большие зазоры [2].
По прил. 8 определяем номинальные размеры параметров шлицевого вала (при плоской форме дна зуба):
толщина зуба по делительной окружности s = 5,117 мм;
диаметр окружности вершин зубьев da = 99,4 мм;
диаметр окружности впадин dfmax = D – 2,2m = 100 – 2,2·3 = 93,4 мм;
шлицевой втулки (при плоской форме дна впадины):
ширина впадины по делительной окружности e = 5,117 мм;
диаметр окружности впадины Df = D = 100 мм;
диаметр окружности вершин зубьев втулки Da = 94 мм.
Предельные отклонения по размеру e = s находим из прил. 10, а верхние и нижние отклонения на нецентрирующие диаметры dα, dfmax, Df и Da – по справочным данным (прил. 10а) [1]. Все данные и результаты расчетов на их основании помещаем в табл. 2, где Smax = emax–smin= =5,157–5,036 = 0,121 мм; Smin = emin–smax = 5,132–5,072 = 0,060 мм.
Наименьший суммарный зазор между суммарными отклонениями Smin = EI–es = 0–(–25) = 25 мкм, или 0,025 мм.
Строим схемы взаимного расположения полей допусков (рис. 5, 6).
Выбираем инструмент для измерения (определения годности) размеров деталей, образующих эвольвентное шлицевое соединение [4–7].
Вычерчиваем изображения эвольвентного шлицевого соединения с нанесением на них всех требуемых обозначений (прил. 11, 12, 13).
Рис. 5. Схема взаимного расположения полей допусков по нецентрирующим диаметрам
Рис. 6. Схема взаимного расположения полей допусков по центрирующему размеру: 
– поле допуска собственно ширины впадины (толщины) зуба;
– поле допуска для отклонений формы и расположения элементов профиля
Таблица 2. Размерные характеристики шлицевого эвольвентного соединения
| Параметр и его значения, мм | Поле допуска | Предельные отклонения, мкм | Предельные размеры, мм | Допуск, мм | Зазор, мм | ||||
| ES | EIe | EI | max | min | max | min | |||
| Шлицевая втулка: e = 5,117 Df = 100 Da = 94 | 7H H16 H11 | +40 | +15 | 5,157 102,2 94,22 | 5,132 | 0,025 2,2 0,22 | |||
| Шлицевой вал: s = 5,117 da = 99,4 dfmax = 93,4 | es | ese | ei | ||||||
| 8f h12 h16 | –25 | –45 | –81 –350 –2200 | 5,072 99,4 93,4 | 5,036 99,05 91,2 | 0,036 0,35 2,2 | |||
| Шлицевое соединение: s = e = = 5,117 | 7H/8f | 0,121 | 0,060 | ||||||
Приложения
Приложение 1