Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Прямобочные или эвольвентные шлицы — выбор профиля зубьев шлицевого соединения, от которого зависят нагрузочная способность, точность центрирования и технологичность изготовления. Оба профиля передают крутящий момент через зубья на валу, входящие во впадины ступицы, но различаются формой зуба, способом центрирования и характером распределения нагрузки. От этого зависит, какой профиль рациональнее в конкретной передаче.
Ниже разобрано, чем отличаются прямобочные шлицы от эвольвентных: форма профиля зуба, методы центрирования, нагрузочная способность и концентрация напряжений, технологичность, а также критерии выбора шлицевого соединения под условия работы.
Различие двух соединений заложено в форме боковой поверхности зуба. У прямобочного профиля боковые стороны зубьев плоские и параллельны оси симметрии шлица; у эвольвентного — очерчены эвольвентой, как у зубчатого колеса, с углом профиля 30°.
Прямобочные шлицы по ГОСТ 1139-80 действующий выпускают трёх серий, различающихся высотой и числом зубьев: в лёгкой и средней серии число зубьев составляет 6, 8 или 10, в тяжёлой — 10, 16 или 20. Эвольвентные шлицы по ГОСТ 6033-80 действующий задаются модулем и числом зубьев, а высота зуба меньше, чем у зубчатой передачи того же модуля, поскольку зубья только скользят, а не обкатываются.
Центрирование — это то, какая поверхность обеспечивает совпадение осей вала и ступицы. От него зависят точность соосности и технология окончательной обработки.
Для прямобочных шлицев ГОСТ 1139-80 предусматривает три способа центрирования:
У эвольвентных шлицев по ГОСТ 6033-80 основным является центрирование по боковым поверхностям зубьев; стандарт допускает также центрирование по наружному и по внутреннему диаметру. Центрирование по боковым поверхностям обеспечивает самоустановку зубьев и равномерное распределение нагрузки.
Центрирование по внутреннему диаметру выбирают, когда нужна высокая точность и твёрдые рабочие поверхности: внутренний диаметр можно прошлифовать после термообработки. Центрирование по боковым сторонам предпочтительно при реверсивных и ударных нагрузках.
Главное преимущество эвольвентного профиля — более высокая нагрузочная способность. Она обусловлена большей площадью контакта боковых поверхностей, как правило большим числом зубьев и более прочной формой зуба у основания.
Закругление (галтель) у основания эвольвентного зуба снижает концентрацию напряжений и повышает усталостную прочность по сравнению с прямобочным зубом, у которого переход ко дну впадины острее. Поэтому эвольвентные соединения применяют для передачи больших вращающих моментов и в ответственных силовых передачах.
Эвольвентный профиль несёт большую нагрузку и лучше сопротивляется усталости за счёт плавного основания зуба и большей площади контакта.
Эвольвентные шлицы технологичнее в производстве: валы нарезают червячными фрезами, как зубчатые колёса, а ступицы крупного размера — долбяками на зубодолбёжных станках. Тот же инструмент и оборудование, что и для зубчатых колёс, упрощает массовое производство.
Прямобочные шлицевые валы изготавливают фрезерованием, строганием или накатыванием (обкатыванием), а впадины ступицы — протягиванием или долблением. Протяжка для прямобочного отверстия проще эвольвентной, что удобно для шлицевых втулок. При этом валы тяжёлой серии методом обкатывания не изготавливают.
Основной (проверочный) расчёт обоих типов шлицевых соединений ведут по напряжениям смятия на рабочих боковых поверхностях зубьев. Приближённо нагрузку считают равномерно распределённой, а неравномерность учитывают коэффициентом.
Kз
dср
z
h
lр
[σ]см
Формула показывает, почему эвольвентный профиль выигрывает: при большем числе зубьев и большей рабочей площади знаменатель растёт, и напряжение смятия снижается. Рабочую длину соединения назначают соразмерно диаметру; чрезмерное увеличение длины не даёт пропорционального прироста несущей способности из-за неравномерности распределения давления по длине.
Выбор профиля определяется уровнем и характером нагрузки, требованиями к точности и условиями производства.
Для подвижных соединений (с осевым перемещением ступицы под нагрузкой) дополнительно учитывают износ и склонность к фреттингу рабочих поверхностей: такие соединения требуют смазывания и нередко термоупрочнения зубьев.
Формой зуба и стандартом. У прямобочных (ГОСТ 1139-80) боковые стороны зубьев плоские и параллельны оси; у эвольвентных (ГОСТ 6033-80) профиль очерчен эвольвентой с углом 30°. Эвольвентные несут большую нагрузку и технологичнее, прямобочные дают три варианта центрирования.
Эвольвентный. За счёт большей площади контакта, обычно большего числа зубьев и плавной галтели у основания зуба он имеет меньшую концентрацию напряжений и выше нагрузочную способность, поэтому его применяют для передачи больших моментов.
Три: по внутреннему диаметру (d), по наружному диаметру (D) и по боковым сторонам зубьев (b). По внутреннему диаметру центрируют при высоких требованиях к точности и твёрдых поверхностях, по боковым сторонам — при реверсивных и ударных нагрузках.
Основной способ по ГОСТ 6033-80 — центрирование по боковым поверхностям зубьев; оно обеспечивает самоустановку и равномерное распределение нагрузки. Стандарт допускает также центрирование по наружному и по внутреннему диаметру.
Их нарезают тем же инструментом и на том же оборудовании, что и зубчатые колёса: валы — червячными фрезами, ступицы — долбяками. Это упрощает изготовление, особенно в крупносерийном и массовом производстве.
Основной проверочный расчёт ведут по напряжениям смятия на боковых поверхностях зубьев: σсм = 2·10³·T·Kз / (dср·z·h·lр) ≤ [σ]см. Неравномерность распределения нагрузки между зубьями учитывают коэффициентом (обычно около 0,75).
Прямобочные — для общего машиностроения при умеренных моментах и отлаженной технологии. Эвольвентные — для больших моментов, ответственных и динамически нагруженных передач, где важны усталостная прочность и точное центрирование.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.