Соединение деталей

(Я)5 " 16 Р 1/06 нного тракрутяще-. и шлиментов леменграней. и дета- ающей ароне напря аз их водит разруГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Челябинский филиал Государствесоюзного научно-исследовательскоготорного института "НАТИ"(57) Использование: для передачи кго момента, например в шпоночныхцевых, с различными профилями элезацепления, на которых выполнены эты зацепления в виде зубьев илиСущность изобретения: в соединенилей элементы зацепления охватыв Изобретение относится к машиностроению, в частности к соединениям для передачи крутящего момента,Известны конструкции соединений для передачи крутящего момента, например шпоночные, шлицевые, с различными профилями элементов зацепления (прямообочные, звольвентные, треугольные), призматические, профильные, в том числе трефные, состоящие из охватываемой детали (вала) и охватывающей детали(втулки), на которых выполнены элементы зацепления в виде зубьев или граней. Опорные (контактные) поверхности элементов зацепления, через которые передаются нагрузки от крутящего момента, имеют, как правило, параллельное расположение вдоль соединения.Недостатками таких соединений является наличие у них на элементах зацепления детали, закрепленной жестко со стороны торца охватываемой, или элементы зацепления последней выполнены толщиной,изменяющейся по следующей зависимости: 2(х)= гв(1/61 ф х/Щх)бхИ 2 ф - х/Щх)сх), где г - расстояние от центра тяжести сечения детали до заданной точки контакта на боковом опорном профиле элемента зацепления; 61, 62 - модуль сдвига материала соответственно охватываемой и охватывающей деталей; А(х), 2 Цх) - момент инерции при кручении соответственно охватываемой и охватывающей деталей;-длина контакта элементов зацепления в соединении; в - постоянный коэффициент, характеризующий средний расчетный погонный крутя щий момент, 4 ил. в зоне выхода вала из втулки на ст нагруженного сечения вала пиковых жений, превышающих в несколько р средние расчетные значения. Это при к преждевременному усталостному шению соединений.Известна конструкция шлицевого соединения, в котором с целью повышения равномерности распределения контактных деталей по длине шлиц в теле каждого шлица охватывающей детали (втулке) .выполнена продольная прорезь, образованная щелью, открытой со стороны наружной поверхности шлица и конической поверхностью, обращенной большим основанием всторону смещения венца, с которого снимается крутящий момент.Недостатком такого соединения является невозможность равномерного распреде 174081 бохватываемой детали; 20 30 зацепт анин пения по длине соединения максимального крутящего момента, передаваемого соединением, техницеская сложность исполнения и невозможность ее использования в соединениях, имеющих мелкие шлицы,Известно соединение шлицевого вала, в котором для снижения пиковых напряжений в наиболее напряженных точках соединения предусмотрен между профилями касаюьцихся зубьев (шпицев) вдоль осевого направления расширяющийся зазор, по величине равный упруой деформации шпица под нагрузкой, при этом изменяющийся зазор образуется уменьшением толщины шпица вала по дуге окружности, центр которой находится над местом нацала расшире 5 ия зазора.Недостатком конструкции приведенного соединения являетсн та, что изменение зазора между контактирующими паверхност 51 ми ц 5 лицев па величин 8, равной упругой дсфармации шпица пад нагрузкой и являющийся функцией дуги окружности, не обеспачивает равномерное распределение по длине шпиц максимального крутящего момен 1:. г 5 ередаваемаго соединением, а следовательно, не обеспечивает возможное снижение пиковых напряжений в соединении; у которого охватывающая деталь закреплена па длине соединения (или с которой происходит снятие крутящего момента па длин 8 соединений),Цель изобретения - повышение надежности соединений для передаци крутящего ма;.:ента путем равнамернага распределения контактных давлений по длине соединения при передаче максимального крутнщеа момента и выравнивание их по высоте элементов зацепления,Указанная цель достигается тем, что в соединении для передачи крутящего момента, состоящем из охватывающей детали (втулки) и ахватываемой детали (вала), име.ющих продольно расположенные вдоль оси взаимна контактиоующие элементы зацепления, в которых между боковыми опорными профилями вдоль осевого направления предусмотрен образованный переменной по длине толщиной зубьев зазор, расширяющийся в сторону, противоположную торцу (в сторону максимально нагруженного сече. ния) вала, начало образования зазора совмещено с торцом вала, при этом величина уменьшения толщины элемента зацепления на охватываемой или охватывающей детали выполнена по соотношению;= г Гл - , - бх1 хт,) 61 о 1где г - расстояние от центра тяжести сечения детали до заданной точки контакта набоковом опорном профиле элемента зацепления; О - модуль сдвига материала, соответственно охватываемой детали; 51 цх) - МОМЕНТ ИНЕрцИИ ПрИ КруЧЕНИИ 1 - длина контакта элементов зацег 1 ления;гп - постоянный коэффициент, характериэутощий расчетный распределенный погонный крутящий момент,На фиг, 1 показано предлагаемое соединенис, поперечное сечение., на фиг. 2 - то ж, продольное сечение, в катарам умень 858 НИ 8 таЛЩИНЫ ПРОИЭнЕДЕНО На ЭЛЕМЕНТЭХ эанепления охватыва 5 ащей детали: на фиг.3 - та же, чта на фиг, 2., с уменьшением толщины элементов зацепления на охватываамай детали; на фиг, 4схема образования зазора по поперечному сечени 5 о соединения,Гаединение состоит из ахватываемай 1 и ахоатыва 5 ащей 2 деталеи, . которых образованы элементы 3 и 4 зацепления на ахватываемой и на охватывающей деталях,Элементы зацепления имеют агюрные профили б и б на охватываемай и на охватывающей деталях. Между опорными элементами зацепления в исходном состоянии до приложения крутящего момента имеется зазор 7, переменный па длине и высоте элементов Б продольном сечении па длине элемента зацепления его иэмен 5 нащаясн толщина выполнена в соответствии с кривой ли 5 ией 8, при уменьшении толщины элемента зацепления на ахватыва 5 ащей детали (фиг 2) или криваи линией 9 при уменьшении толщины на охватываемой (фиг.3) На всех представленных фигурах зазоры условна представлены в увелиценных размерах.В соединении, которое передает реверсивный крутящий момент (Мь, и Мйт на фиг,1), уменьшение толщины элементов зацепления выполнено с обеих сторон опорной поверхности,Соединение работает следующим обра- ЗОМ,Б момент приложения крутящего момента малой величины в контакт входят опорные профили элементов зацепления в зон 8 начальных значений, Начала координат по оси х совмещено с нена руженным сечением (торцом) вала. С ростом передаваемого соединением крутящего момента зона контакта расширяетсн вдоль аси х за счет более интенсивного кручения охватываемой детали относительно охватывающей и выбора зазора У(х), При достижении крутящим моментом максимального значения Мамака элементы зацепления входят в контакт по всей рабочей длинесоединения.В связи с тем, что угол кручения сечений охватываемой детали р 1(х) и охватывающей р, имеют разные значения при их независимом кручении, то длл равномерного распределения крутящего момена по длине элементов зацепления в соединении должен быть зазор 7, в каждом сечении прямо пропорциональный разности углов крученил вала и втулки оз), обеспечивающий разность углов кручения сечений вала и втулки.Так как в предлагаемом соединении углы кручения сечений вала и втулки имеют разные значения, то длл обеспечения выравнивания давлений по высоте зубьев исходный контур опорного профиля на уменьшаемом по толщине зубе должен быть повернут на угол разности углов кручения вала и втулки с учетом первоначального зазора в соединении у ненагруженного сечения вала,Использование в соединенилх для передачи крутящего момента предлагаемых конструктивных рашений позволяет по сравнению с известным снизить напряженность элементов соединения, значительно повысить его ресурс, а при одинаковом уровне напряженности снизить металлоемкость.Формула изобретения Соединение деталей, включающее ох ватываемую и охватывающую детали с элементами зацепления в виде зубьев на обращенных одна к другой поверхностях деталей, выполненных переменной толщины по оси соединения, отл и чаю щее с л 10 тем, что, с целью повышения надежностисоединения путем выравнивания контактных давлений по длине и высоте зубьев охватывающей детали, закрепленной жестко со стороны торца охватываемой, или зубья 15 последней выполнены толщиной, изменяющейся по следующей зависимости:Ь 1= г п бх -- 3": ах1 х 1 Ы Д о )1 ф) Я 2 о р 20 .где г - расстояние от центра тлжести сечения детали до заданной точки контакта на боковом опорном профиле зуба;6;, 62 - модуль сдвига материала соответственно ахватываемой и охватывающей 25 деталей;1 ь, 2 ц) - момент инерции при кручении соответственно охваты ваемой и охватывающей деталей;- длина контакта зубьев в соединении;30 т - постоянный коэффициент, характеризующий средний расчетный погонкый крутящий момент.