Вопросы для самопроверки
1.    Основные виды шпоночных соединений, их применение.
2.    Почему шпонки рассчитывают по напряжениям смятия, а не среза?
3.    В чем преимущества шлицевого соединения по сравнению со шпоночным?
4.    Критерии работоспособности шлицевых соединений. Почему они изнашива¬ются и как это учитывают при расчете?
Пример расчета. 6.1. Рассчитать подвижное (без нагрузки) соединение прямозубой шестерни коробки передач с валом (см. рис. 6.9) при данных Г=230 Нм; п —1450 мин-1, срок службы t— 10 000 ч, режим нагрузки II (см. табл. 6.4), диаметр вала 35 мм, диаметр зубчатого венца dw = 75 мм, ширина венца £> = 20 мм, материал рабочих поверхностей — сталь 40Х, термооб¬работка— улучшение 270 Η В, средние условия смазки. Соединение рассчитать в двух вариантах: 1 — шпоночное, 2 — зубчатое.
Решение. Для подвижного соединения призматической шпонкой выбираем высокую шпонку по ГОСТ 10748—79 при </=35 мм находим />=10 мм, И-9 мм.    По    формуле    (6.1),    при    [асм]%30 МПа
/р = 4•230 • 103/(30- 9 • 35)= 100 мм.
Для зубчатого соединения средней серии по ГОСТ 1139—80 находим ζ — 8, ¢/= 36 мм, /) = 42 мм, /=0,4 мм. При этом dcp = 0,5 (42 + 36) = 39 мм, Л = 0,5 (42 — 36) — 2 0,4 = 2,2 мм. Вначале выполняем упрощенный расчет по обобщенному критерию. По формуле (6.5) при [асм] = 20МПа (см. табл. 6.1) и ЛГ3 = 0,75 находим 1=2 -230 • 103/(0,75 • 8 • 2,2 • 39 ■ 20) = 45 мм.
Отмечаем существенное уменьшение длины ступицы при зубчатом соедине¬нии в 2 раза) по сравнению со шпоночным.
Проверяем полученные значения расчетом по ГОСТ 21425—75. Расчет на смятие по формуле (6.6). Предварительно определяем [σεΜ] по формуле (6.7), где σ, =700 МПа (см. табл. 8.8); принимаем 5=1,3; по табл. 6.2 при ψ = d l(dw cos <xw) = 39/(75 cos 20°) = 0,55 находим AT3 = 2,1; no табл. 6.3 при ///) = 45/42=1,07 находим ЛГ % 1,3; по графику рис. 6.11 при е = 0,5 (1-Ь) = 0,5 (45 -20) =12,5 и ε = е//= 12,5/45 0,28, и ψ = 0,55 находим Ке* 1,5; Кпр = Ккр + Ке — 1 = 1,3+ 1,5 — 1 = 1,8; учитывая прирабатываемость материала, принимаем £п=1; учитывая, что переключение передач производят без нагрузки и при работающем двигателе, принимаем АГД =1,5; далее [асм1 = 700/( 1,3 -2,1 • 1,8 • 1,5) = 95 МПа. По формуле (6.6),
[асм] = 2 • 230 • 103/(8 • 2,2 • 39 • 45)% i5 МПа < [асм] = 95 МПа.
По смятию рабочих поверхностей соединение имеет большой запас.
Расчет на износ по формуле (6 8). Предварительно по формуле (6.9) определяем [асм]изн и корректирующие коэффициенты. По табл. 6.2 при ранее найденном ψ = 0,55 находим К[ = 2,2. При условиях нашего примера значение К остается таким же, как при расчете на смятие ЛГпр = 1,8. По табл. 6.4 находим Л^=0,63; по формуле (6 10) —при W=60 • 10000 • 1450 = 8,7 • 108 Кц =
99
= ^8,7 108/108 = 2,06; Кс= 1; *oc=l,25. По табл. 6.5, [асм]усл = 110 МПа.