2) износы рабочих поверхностей при определенных видах нагрузки или наличии избыточных связей;

3) меньшую точность центрирования по сравнению со шпоночными соединениями и соединениями с гарантированным натягом.

1.1. Классификация зубчатых соединений

Зубчатые соединения различаются по ряду конструктивных и технологических признаков, по виду сопряжения соединяемых деталей и т. п.

Основными конструктивными и технологическими признаками соединения являются следующие:

1) форма поперечного сечения (профиль соединения);

Рис. 1.1. Форма поперечных сечений (профиля) прямобочных зубчатых соединений

2) расположение образующей боковой поверхности относительно оси соединения;

3) метод центрирования сопрягаемых деталей (вала и втулки);

4) методы технологической обработки (копирование, обкатка, наличие упрочняющих процессов).

По форме {профилю) поперечного сечения применяемые в настоящее время соединения делятся на три основные группы: соединения с прямобочными, эвольвентными и треугольными зубьями.

К прямобочным относятся соединения с плоскими поверхностями зубьев вала, расположенными параллельно его плоскости симметрии (рис. 1.1, а) или по радиусам (рис. 1.1, е).

Первый, наиболее распространенный тип соединении стандартизован (см., например, ГОСТ 1139-80, стан-

дарты TGL 05462, TGL 05463, TGL 05471, TGL 05472 и др.). Минимальное число зубьев - 4, максимальное - 20; число зубьев всегда четное.

К нестандартным соединениям этого типа относятся соединения с полностью скругленной впадиной (рис. 1.1,6), позволяющей уменьшить концентрацию напряжений и дающей некоторые технологические преимущества (меньший износ режущего инструмента, меньшая поводка при термообработке).

Второй тип прямобочных соединений, применяемый, например, в авиационных двигателях [33], обеспечивает сохранение центрирования при тепловых деформациях и деформациях от центробежных сил, направленных по радиусам. Модификацией этого типа являются соединения с широким зубом, имеющим облегчающую выемку в средней части (рис. 1.1, г) [24, 34].

К эвольвентным относят соединения с зубьями, имеющими эвольвентные боковые поверхности. Наиболее распространены соединения с углом исходного контура а = 30°. Такие соединения повсеместно стандартизованы: например в СССР - ГОСТ 6033-80, в ГДР - TGL, в ФРГ - DIN, в США - ASA , а также нормалями ASME, AGME, SAE, NMTBA. Эти соединения имеют, как правило, теоретическую высоту зуба, равную модулю (рис. 1.2, а).

Применяются также соединения, образованные инструментом с углом исходного контура 45, 25, 20° и 14° 30 при высоте зуба как меньше, так и больше модуля. Высота зуба в таких соединениях назначается в процентах от высоты зуба шестерни равного модуля [43].

Соединения с а = 45° и высотой зуба 40 % от высоты зуба шестерни (рис. 1.2, б) выполняются мелкомодульными, благодаря чему в наименьшей степени снижают прочность вала; наиболее доступны для выполнения поперечной накаткой.

Соединения с а = 25 и 20°, имеющие высоту зуба соответственно 70 и 75 % высоты зуба шестерни (рис. 1.2, в, г), допускают шевингование валов и применяются в основном

ASA - Американское объединение по стандартизации; ASME - Американское общество инженеров-механиков; AGME - Американская ассоциация производителей зубчатых колес; SAE - Американское общество автомобильных инженеров; NMTBA - Ассоциация владельцев станкостроительных предприятий.

в качестве компенсаторов несоосности. Благодаря наибольшей по сравнению с другими типами высоте зубьев они обладают наибольшей несущей способностью, лимитируемой смятием боковых поверхностей зубьев.

Соединения с а = 14° 30 и небольшой глубиной захода - 30 % от высоты зуба шестерни (рис. 1.2 д) - близки по своим свойствам к прямобочным. Они имеют достаточно большую площадь наружной цилиндрической поверхности, что дает возможность центрирования по ней.

Рис. 1.2. Форма поперечных сечений (профиля) эволь-вентных зубчатых соединений

Растягивающие напряжения в ступице (втулке) от радиальных составляющих нагрузки на зубья в этих соединениях наименьшие.

К соединениям стреугольным профилем зубьев относят соединения с плоскими боковыми поверхностями зубьев, составляющими между собой угол в 55, 60, 72 или 90° (рис. 1.3, соответственно а, б, в, г). Эти соединения отличаются малым угловым шагом, что удобно при сборке, и весьма незначительно снижают прочность вала. Последнее обстоятельство определяет их преимущественное применение для соединений торсионных рессор.

Модификацией треугольных зубьев являются трапецеидальные (рис. 1.4), применяемые, например, в соединениях с винтовыми зубьями.

Шариковые соединения (рис. 1.5) имеют специфическую форму профиля. Эти соединения имеют весьма ограниченную область применения и в дальнейшем не рассматриваются.