Соединение деталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 5 1 16 С) 1/О ПИСАН ЕНИ ЗОБР СВИДЕТЕЛЬСТВУ ДВТОРС рственно ского тра иченко чи крутящечных и шлии элементов ены элеменили граней, инении дета 6 ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Челябинский филиал Госудсоюзного научно-исследователторного института "НАТИ"(57) Использование: для передго.момента, например, в шпонцевых, с различными профилямзацепления, на которых выполты зацепления в виде зубьевСущность изобретения; в саед Изобретение относится к машиностроению, вчастности ксоединениямдля переда- .чи крутящего момента.Известны конструкции соединений дляпередачи крутящего момента, например шпоночные, шлицевые, с различными профилямиэлементов зацепления (прямообочные,эвольвентные, треугольные), призматические,профильные, в том числе трефные, состоящиеиз охватываемой детали (вала) и охватывающей детали (втулки), на которых выполненыэлементы зацепления в виде зубьев или гра- .ней. Опорные (контактные) поверхностиэлементов зацепления, через которые передаются нагрузки от крутящего момента,имеют, как правило, параллельное расположение вдоль соединения,Недостатками таких соединений является наличие у них на элементах зацепленияв зоне выхода вала из втулки на стороне лей элементы зацепления охватывающей детали, жестко закрепленной на ее наружной боковой поверхности, или элементы охватываемой детали выполнены толщиной, изменяющейся по следующей зависимости; Е(х) =т 1 п 1/01/ х/11 к(х)бх, где г- расстояние от центра тяжести сечения детали до заданной точки контакта на боковом опорном профиле элемента зацепления; 61 - модуль сдвига материала, соответственно охватываемой детали; 11 к(х) - момент инерции при кручении охватываемой детали; - длина контакта элементов зацепления в соединении; щ - постоянный коэффициент, характеризующий расчетный погонный крутящий момент. 4 ил. нагруженного сечения вала пиковых напряжений, превышающих в несколько раз их средние расчетные значения. Это приводит фь .к преждевременному усталостному разру- ( ) шению соединений. ООИзвестна конструкция шлицевого соединения, в котором с целью повышения равномерности распределения контактных давлений по длине шлиц в. теле каждого шлица охватывающей детали (втулке) выполнена продольная прорезь, образован- ф ная щелью, открытой со стороны наружной поверхности шлица и конической поверхностью, обращенной большим основанием в сторону смещения венца, с которого снимается крутящий момент;Недостатком такого соединения является невозможность равномерного распределения по длине соединения максимального крутящего момента, передаваемого сбеди 1740818детали; 30 35 40 45 50 55 нением, технологическая сложность исполнения и невозможность ее использования в соединениях, имеющих мелкие шлицы,Известно соединение шлицевого вала, в котором для снижения пиковых напряжений в наиболее напрякенных точках соединения предусмотрен между профилями касающихся зубьев (шлицев) вдоль осевого направления расширяющийся зазор, по величине равный упругой деформации шлицэ под нагрузкой, при этом изменяющийся зазор образуется уменьшением толщины шлица вала по дуге окружности, центр которой находится над местом начала расширения зазора,Недостатком конструкции приведенного соединия является то, что изменение зазора между контактирующими поверхностями шлицев по величине, равной упругой деформации шлица под нагрузкой и являющийся функцией дуги окружности, не обеспечивает равномеоное распределение по длине шлиц максимального коутящего момента, передаваемого соединением, а следовательно, не обеспечивает возможное сникбчие пиковых напряжений в соединении, у которого охватывающая деталь закреплсна (или у которой происходит снятие крутящего момента) со стороны торца ненагруженного сечения) охватываемой детали.Н,ель лзобретения - повышение надежности соедлненлй для передачи крутящего момента путем равномерного распределения контактных давлений по длине соединения при пеоедаче максимального крутящего момегта и выравнивание их по высоте элементов зацепления.Указанная цель достигается тем, что в соединении для передачи крутящего момента, состоящем из охватывающей детали (втулки) и охватываемой детали вала); имеющих продольно расположенные вдоль оси взаимно контактирующие элементы зацепления, в которых между боковыми опорными профилями вдоль осевого направления предусмотрен образованный переменной по длине толщиной зубьев зазор, расширяющийся в сторону противоположной торцу максимально нагруженное сечение) вала, начало образования зазора совмещено с. торцем вала, при этом величина уменьшения толщины элемента зацепления на охватываемой или охватывающей детали выполнена по соотношению ай= г "в ( -бх,Г бх), 1 х 1 х 6 о )а) 62 о )2 гкЬ где г - расстояние от центра тяжести сечения детали до заданной точки контакта на боковом опорном профиле элемента зацепления; 01, 62 - модуль сдвига матерлала, соответственно охватываемой и охватывающей ьх), )2 цх) - момент инерции при кручении соответственно охвативаемой и охватывающей детали;- длина контакта элементов зацепления;в - постоянный коэффициент, характеризующий средний расчетный распределенный погонньй крутящий момент.На фиг. 1 показано предлагаемое соединение, поперечное сечение; на фиг, 2 - то же, продольное сечение, в котором уменьшение толщины произведено на элементах зацепления охватывающей детали, на фиг.3 - то же, что на фиг. 2 с уменьшением толщины элементов зацепления на охватываемой детали; на фиг, 4 - схема образования зазора по поперечному сечению соединения.Соединение состоит из охваты ваемой 1 и охватьвающей 2 деталей, в которых обра; зовэны элементы 3 и 4 зацепления на охватываемой и на охватывающей деталях Элементы зацепления имеот опорные профили 5 и 6 на охватываемол и на охватывающей деталях, 1 Лежду опорными элементами зацепления в исходном состоянии до приложения крутящего момента имеется зазор 7, переменный по длине и высоте элементов зацепления.В продольном сечении по длине элемента зацепления его изменяющаяся толщина выполнена в соответствии с кривой линлей 8,при уменьшении толшины элемента зацепления нэ охватывающей детали фиг,2) иликривой линией 9 при уменьшении толщины на охватываемой (фиг,З),На всех представленных фигурах зазоры условно представлены в увеличенньх размерах.В соединении, которое передает реверсивный крутящий момент Уг и Мк на фиг.1), уменьшение толщинь элементов зацепления выполнено с обеих сторон опорной поверхности.Соединение работает следующим образом.В момент прилокения крутящего момента малой величины в контакт входят опорные профили элементов зацепления в зоне начальных значений, Начало коордлнат по.оси х совмещено с ненагруженным сечением (торцом) вала. С ростом передаваемого соединением крутящего момента зона контакта расширяется вдол ь оси х за счет более интенсивного крученля охватывэемой детали относительно охватывающей и выбора зазора 2(х). При достижении крутя. щим моментом максимального значения Маевке элементы зацепления входят в контакт по всей рабочей длине соединения. 5В связи с тем, что угол кручения сечений охватываемой детали уф) и охватывающей щ(х) имеют разные значения при их независимом кручении, то для равномерного распределения крутящего момента по. "О длине элементов зацепления в соединении должен быть зазор 2 х), в каждом сечении прямо пропорциональный разности углов кручения вала и втулки Ь, обеспечивающий разность углов кручения сечений вала и втулки.Так.как в предлагаемом соединении углы кручения сечений вала и втулки имеют разные значения, то для обеспечения выравнивания давлений по высоте зубьев ис-. о ходный 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 сече ния вала,Использование в соединениях для пе-. редачи крутящего момента предлагаемых конструктивных решений позволяет по сравнению с известным снизить напряжен-ность элементов соединения, значительно повысить его ресурс, а при одинаковом уровне напряженности снизить металлоемкость.Формула изобретения Соединение деталей, включающее охватываемую и охватывающую детали с элементами зацепления в вйде зубьев на обращенных одна к другой поверхностях деталей, выполненными переменной толщины пооси соединения, отл ича юще ес ятем, что, с целью повышения надежности соединения, путем выравнивания контактных давлений по длине и высоте зубьев, зубья охватывающей детали, жестко закрепленной на ее наружной боковой поверхности или зубья охватываемой детали выполнены толщиной, изменяющейся по следующей зависимости:2 х) = г е - х бх,1 х6 о ЦгХ)где г - расстояние от центра тяжести сечения детали до заданной точки контакта на боковом опорном профиле зуба;61 - модуль сдвига материала соответственно охватываемой детали;11 щ - момент инерции при кручении охватываемой детали;- длина контакта зубьев в соединении: в - постоянный коэффициент, характеризующий расчетный погонный крутящий момент, 17408181740818 оставитель А.Авраменкоехред М,Моргентал Коррек дактор М,Недолуженко Король зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 Заказ 2070 ВНИИПИ Госуд Тиражвенного комитета по изобрете 113035, Москва, Ж, Раушска Подписноеям и открытиям при Гнаб. 4/5