Зубчатые соединения, часто называемые шлицевыми, широко распространены во всех отраслях машиностроения. Их высокая несущая способность, надежность, технологичность, особенно легкость сборки обеспечили им преимущественное распространение перед другими видами соединений валов со ступицами в первую очередь в объектах массового производства: автомобилях, станках, редукторах общего назначения и т. д.

Несмотря на столь широкое распространение шлице-вых соединений и на то, что они относятся к числу ответ-ственных элементов машин, выбор их основных параметров в большинстве случаев производится на основе условного расчета (по средним напряжениям смятия), без учета их свойств и особенностей нагрузки. Такой метод расчета до сих пор преобладает в справочной и учебной литературе, в которой зубчатым соединениям уделяется весьма мало места. Теоретических работ, посвященных зубчатым соединениям, опубликовано сравнительно немного и они в основном исследовательского плана.

Практика эксплуатации машин и экспериглентальные исследования показывают, что устаревший метод расчета по средним напряжениям с применением произвольных коэффициентов неравномерности распределения нагрузки, не может служить сколько-нибудь надежным критерием для оценки несущей способности и долговечности соединения. С увеличением напряженности механических узлов несостоятельность привычных методов расчета зубчатых соединений сказывается все более резко; нередки случаи, когда ресурс машины ограничивается предельным состоянием зубчатых соединений. Встречаются отказы соединений вполне благополучных по средним напряжениягл.

В свете изложенного видна необходимость внедрения методов расчета зубчатых соединений, основанных на физической сущности явлений, происходящих в соединении во время передачи им нагрузки с учетом всех его свойств.

В данном справочнике сделана попытка охватить комплекс вопросов, связанных с проектированием как собственно зубчатых соединений, так и узлов, в состав которых они входят. Приводится классификация, обзор типовых случаев применения соединений, вопросы технологичности; основное внимание уделено исследованию работы и

1* 3

расчету соединений при различных сочетаниях нагрузок. Так как большинство вопросов, посвященных выявлению фактической нагруженности элементов соединений, до сих пор систематически не освещ,алось в технической литературе, для большей части зависимостей приведены выводы с пояснением исходных физических предпосылок. Это необходимо для сознательного применения расчетных зависимостей и, по мнению авторов, должно способствовать достижению современного уровня расчетов при проектировании соединений.

По сравнению с первым изданием в это издание внесены значительные изменения. Уточнены расчетные зависимости для ряда сочетаний нагрузок; все расчетные зависимости преобразованы к виду, удобному для вычислений на наиболее распространенных типах микрокомпьютеров.

Гл. 2 дополнена сведениями о ремонте соединений. Значительно расширена гл. 6, посвященная влиянию свойств соединения на работу узла; включен параграф о динамике передачи, имеющей зубчатые соединения шестерен с валами. Гл. 7, посвященная расчетам соединений, приведена в соответствие с внедренными по 1981 г. включительно государственными стандартами.

Авторы выражают благодарность В. П. Соловьеву за оказанную им помощь при переработке гл. 2 и 5 и предоставленные им экспериментальные данные.

Глава 1

КОНСТРУКТИВНЫЕ типы ЗУБЧАТЫХ СОЕДИНЕНИЙ и их ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Широкое распространение зубчатых соединений в машиностроении объясняется целым рядом их преимуществ перед другими соединениями аналогичного назначения.

1. Зубчатые соединения обладают наибольшей надежностью среди соединений типа вал-ступица, особенно при воздействии пиковых нагрузок. Исключаются явления выворачивания и среза шпонок, проскальзывания в прессовых соединениях и, как следствие, ослабление натяга и снижения несущей способности и т. п.

С точки зрения теории надежности зубчатое соединение можно рассматривать как систему с постоянно нагруженными резервными элементами. Если, например, допустить, что вероятность безотказной работы всех пар зубьев соединения одинакова и равна вероятности безотказной работы шпоночного соединения (/), то вероятность отказа зубчатого соединения, имеющего z зубьев, будет Б [1 -Pm{i)~ раз меньше аналогичного показателя шпоночного соединения (учет неравномерности распределения нагрузки Б соединении несколько снижает этот показатель).

2. Несущая способность зубчатого соединения при рав-ных размерах значительно выше, чем у шпоночных и профильных и у соединений с гарантированным натягом. Кроме того, при неизменном диаметре и длине несущая способность зубчатого соединения может варьироваться Б довольно широких пределах за счет изменения числа зубьев и глубины захода.

3. Зубчатые соединения могут вполне надежно работать без радиального натяга (в отличие от шпоночных и профильных). Поэтому в отлпчие от других типов соединений они являются легкоразъемними. Это качество делает их незаменимыми для ряда конструкций, особенно требующих туннельной сборки.

4. Зубчатые соединения лучше других работают в механизмах, имеющих скользящие вдоль вала детали.

К недостаткам зубчатых соединений следует отнести! 1) некоторую технологическую сложность, возрастающую при применении упрочняющей технологии;