Расчет шлицевых соединений на прочность

В общем случае на боковой грани зуба шлица возникают напряжения смятия (основной расчет), у основания зуба – напряжения среза и изгиба.

Проверим шлицы на смятие. Напряжение смятия определим по формуле:

(5.3.1)

где М – момент, действующий на шлиц;

rср – средний радиус шлица:

;

z – число зубьев;

k – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по окружности. Примем k = 0.75;

l – длина шлица;

h – высота зуба;

-- допускаемое напряжение смятия.

Шлицы на входном валу

На заднем хвостовике:

М1 = 821,9 (Н * м);

d = 34 (мм);

D = 40 (мм);

z = 20;

l = 20(мм);

h = 3(мм);

из условий эксплуатации примем = 140 (МПа).

значит, условие выполняется.

На переднем хвостовике:

М1 = 821,9 (Н * м);

d = 70 (мм);

D = 78 (мм);

z = 16;

l = 25(мм);

h = 4(мм);

из условий эксплуатации примем = 140 (МПа).

значит, условие выполняется.

Шлицы на шлицевой втулке

Перед расчетом шлицов на прочность проверим втулку на кручение в ее опасном сечении:

. (5.3.2)

Напряжения кручения определим по формуле:

(5.3.3)

где М3 – крутящий момент, действующий на втулку;

Dвт – наружный диаметр втулки, Dвт =100 мм;

α0 = 0.88;

= 220 (МПа) для стали 40Х.

значит, условие выполняется.

М3 = 2342 (Н * м);

d = 82 (мм);

D = 98 (мм);

z = 12;

l = 19(мм);

h = 8(мм);

из условий эксплуатации примем = 140 (МПа).

значит, условие выполняется.

Шлицы на валу водила

Перед расчетом шлицов на прочность проверим вал водила на кручение в его опасном сечении (под шлицами):

.

Напряжения кручения определим по формуле:

где МН – крутящий момент на валу водила;

Dв – наружный диаметр вала под шлицами, Dв = 54 мм;

α0 = 0.85;

= 220 (МПа) для стали 40Х.

значит, условие выполняется.

Расчет шлицов на прочность:

МН = 3157 (Н * м);

d = 54 (мм);

D = 62 (мм);

z = 16;

l = 43(мм);

h = 4(мм);

из условий эксплуатации примем = 140 (МПа).

значит, условие выполняется.

Шлицы на валу винта

Перед расчетом шлицов на прочность проверим вал винта на кручение в его опасном сечении (под шлицами):

.

Напряжения кручения определим по формуле:

где М6 – крутящий момент на валу винта (от ступени перебора);

Dв – наружный диаметр вала под шлицами, Dв = 84 мм;

α0 = 0.9;

= 220 (МПа) для стали 40ХН.