Соединения зубчатые (шлицевые) прямобочные. Методы расчета нагрузочной способности

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

СОЕДИНЕНИЯ ЗУБЧАТЫЕ

(ШЛИЦЕВЫЕ) ПРЯМОБОЧНЫЕ

МЕТОДЫ РАСЧЕТА НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ

ГОСТ 21425-75

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ

СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР

Москва

УДК 621.824.44.001.24 : 006.354

СОЕДИНЕНИЯ ЗУБЧАТЫЕ (ШЛИЦЕВЫЕ) ПРЯМОБОЧНЫЕ

Методы расчета нагрузочной способности
Straight-sided splines.
Load capacity calculation methods
Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 26 декабря 1975 г. № 4044 срок действия установлен
с 01.07.1976 г.
, до 01.07.10М-ГГ
Настоящий стандарт распространяется на прямобочные зубча­тые (шлицевые) соединения валов с зубчатыми колесами, муфта­ми и другими деталями.
Стандарт не распространяется на зубчатые соединения валов со шкивами и паразитными шестернями и специальные зубчатые ■соединения, применяемые для компенсации перекоса или несоос- ности валов.
Стандарт устанавливает методы расчета соединений по крите­риям смятия и износа для определения нагрузочной способности.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Нагрузочная способность соединения определяется как меньшее из двух значений, полученных по расчету на смятие и на износ.
1.2. Расчет должен производиться на смятие и износ в соответ­ствии с основными предельными состояниями зубчатых соедине­ний — смятием и износом. Соединения типа муфт, нагруженные
Перепечатка воспрещена
Переиздание. Май 1978 г.
©Издательство стандартов, 1978
только крутящим моментом, на износ не рассчитываются. Для соединений, подверженных действию единичных за срок службы кратковременных перегрузок, зубья дополнительно проверяются на срез при этих перегрузках.
1.3. Расчет на смятие производится: для соединений с упроч­ненными рабочими поверхностями (закалка, цементация) для на­чального периода до приработки; для соединений, не имеющих упрочнения рабочих поверхностей или с улучшенными поверхнос­тями, для периода после приработки. Последний учитывает сни­жение концентрации нагрузки после начальной приработки. Рас* чет на износ проводится для периода после приработки.
1.4. В случае, когда износ практически не допускается, должен производиться дополнительный расчет, учитывающий работу без износа при неограниченно большом числе циклов нагружения.
1.5. Для соединений в машинах, изготовляемых в массовом производстве, особо напряженных машинах или машинах, рабо­тающих в специфических условиях, при наличии специальных ис­следований или достаточного опыта эксплуатации, параметры рас­чета (допускаемые давления или коэффициенты запаса) могут быть выбраны на основе этих данных.

2. РАСЧЕТЫ

2.1. Расчет соединения на смятие следует производить по фор­мулам:

а-Лк SF
1
(1)

[rj=
= I [a]eu>
(2)
или
[rmaj=-
G fp 5' p I
(3)
где
[°Jcm rr
. qT п/СсиЛд
(4)
2.2. Расчет соединения на износ следует производить по фор* мулам:
Условие работы соединения без износа при неограниченно большом числе циклов нагружения
„ ,Мб.и. о у
^изя
где сгб.и. = 0.028НВ МПа (0.0028НВ кгс/мм2)—для нетермообра- ботанных зубьев (шлицев);
Об.и. = 0,032НВ МПа (0.0032НВ кгс/мм2) —для улучшенных;
[а]б.и=0,ЗНКС МПа (О.ОЗНРС кгс/мм2)—для закаленных и [о]б.и. = 0,4НЯС МПа (0.04HRC кгс/мм2) —для цементирован­ных зубьев.
2.3. Исходные данные для определения величин, входящих в формулы (1) — (8), приведены в табл. 1—6 и в указателе буквен­ных обозначений. Расчет малоответственных зубчатых соединений разрешается производить по средним допустимым напряжениям [сг]изн по табл. 2 приложения.
Наименование параметра
Обозначение
Расчетные формулы и указания
1. Рабочая высота зубьев, мм
h
D—d
h = ———/в—/с (см. черт. 1)
Для соединений по ГОСТ 1139—58 значения h приведены в табл. 2
2. Средний диаметр зубчатого соединения, мм
^ср
. °+d
rfcp- 2
Для соединений по ГОСТ 1139—58 значения dCp приведены в табл. 2
3. Удельный суммарный статический момент площади рабочих поверхностей соединения отно­сительно оси вала, мм3/мм
Sy?
S=0,5rfcp-/i-z
Значения Sf для соединений по ГОСТ 1139—58 приведены в табл. 2
4. Предел текучести материала зубьев (шли­цев) меньшей твердости
<Тт
Значения От определяются по таблицам меха­нических характеристик материалов в зависимо­сти от термической обработки. Для материалов с поверхностным термическим или химико-терми­ческим упрочнением под От следует понимать предел текучести поверхностного слоя
5. Коэффициент запаса прочности при расчете на смятие
п
Выбираем равным 1,25—1,4; нижние значения для незакаленных рабочих поверхностей неответ­ственных ■ соединений, верхние — для закален­ных рабочих поверхностей И более ответственных соединений

Наименование параметра
Обозначение
Расчетные формулы и указания
6. Допускаемое условное давление при базо­вом числе циклов и постоянном режиме работы, МПа (кгс/мм2)
[°]усл
Рекомендуемые значения [ст]усл приведены в табл. 1 приложения
7. Общий коэффициент концентрации нагруз­ки при расчете на смятие
Кем
Кем = КзКпрКп
8. Общий коэффициент концентрации нагруз­ки при расчете на износ
Хизн
Кизн = К3Кпр
9. Коэффициент динамичности нагрузки
Кд
„ Т'тах
Кд -
7 К
При систематической знакопеременной нагруз­ке (реверсирование без ударов) Кя~2 — при частом реверсировании, Кд~2,5 — при расчете на смятие соединений с незакаленными рабочими поверхностями под действием редких эпизодиче­ских пиковых нагрузок, в расчет вводится умень­шенный динамический момент*
10. Коэффициент долговечности

^ДОЛГ

Кдолг=КнКц
И. Коэффициент условий работы
Кр
Кр=КсКос

Таблица 2
Геометрические характеристики соединений по ГОСТ 1139—58
Серия
Номинальный размер соединения
Расчетные размеры, мм
Sf- м№/мм

zXdxD (d и D в мм)
dcp
л

6X23X26
24,5
0,9
66

6x26x30
28,5
1,4
118

6X28X32
30,0
1,4
126

8X32x36
34,0
1,2
163

8X36X40
38,0
1,2
182

8X42X46
44,0
1,2
211

8x46x50
48,0
1,2
230
Легкая
8X52X58
55,0
2,0
440

8X56X62
59,0
2,0
472

8X62X68
65,0
2,0
520

10X72X78
75,0
2,0
750

10X82X88
85,0
2,0
850

10X92X98
95,0
2,0
950

10X102X108
105,0
2,0
1050

10X112X120
116,0
3,0
1740

6x11X14
12,5
0,9
34

6X13X16
14,5
0,9
39

6X16X20
18,0
1,4
76

6X18X22
20,0
1,4
84.

6X21X25
23,0
1,4
97

6X23X28
25,5
1,9
145.

6X26X32
29,0
2,2
191

6X28X34
31,0
2,2
205

8X32X38
35,0
2,2
308
Средняя
8X36X42
39,0
2,2
343

8x42x48
45,0
2,2
396

8X46X54
50,0
3,0
600

8x52X60
56,0
3,0
672'

8X56x65
61,0
3,5
854

8X62X72
67,0
4,0
1072

10X72X82
77,0
4,0
1540'

10X82X92
87,0
4,0
1740

10x92x102
97,0
4,0
1940

10X102X112
107
4,0
2140

10X112x125
119
5,5
3260

Продолжение табл. 2
Серия
Номинальный размер соединения
Расчетные размеры, мм
, мм’/мм г

zx4xD (d и D в мм)
Jcp
h

10X16X20
18,0
1.4
126

10x18x23
20,5
1.9
195

10x21X26
23,5
1,9
223

10x23x29
26,0
2,4
312

10x26x32
29,0
2,2
319

10x28x35
31,5
2,7
426

10X32X40
36,0
3,2
576

10X36X45
40,5
3,7
749

10X42X52
47,0
4,2
978
Тяжелая
10x46x56
51,0
4,0
1020

16X52X60
56,0
3,0
1340

16x56x65
60,5
3,5
1690

16X62X72
67,0
4,0
2140

16x72x82
77,0
4,0
2460

20X 82X92
87,0
4,0
3480

20X92X102
97,0
4,0
3880

20X102X115
109
5,5
5970

20X112X125
119
5,5
6520
Наименование параметра
Обозначение
Расчетные формулы и указания
1. Коэффициент неравномерности распределе­ния нагрузки между зубьями
Кз
Кз=1
2. Коэффициент, учитывающий влияние нерав­номерности нагружения зубьев на износ и раз­личное скольжение на рабочих поверхностях при вращении вала

<=1
3. Коэффициент продольной концентрации на­грузки (по длине соединения)
КПр
^Спр==Ккр
4. Коэффициент концентрации нагрузки от за­кручивания вала
*кр
Рекомендуемые значения Кир для соединений по ГОСТ 1139—58 приведены в таблице 3 при­ложения
5. Коэффициент, учитывающий концентрацию Нагрузки в связи с погрешностями изготовления
Кп
До приработки при высокой точности изготов­ления (погрешности шага зубьев и непараллель- ность их осям вала и ступицы менее 0,02 мм).
Кп=1,1 —1,2 при более низкой точности изго­товления Кп=1,3—1,6. После приработки Кп=1

Наименование коэффициентов
Обозначение
Расчетные формулы и указания
1. Коэффициент неравномерности распределе­ния нагрузки между зубьями
Кз
Значения Кз и К'а приведены в табл. 4 прило­жения в зависимости от параметра
=
COS
2. Коэффициент, учитывающий влияние нерав­номерности нагружения зубьев на износ и раз­личное скольжение на рабочих поверхностях при вращении вала
К'з

3. Коэффициент продольной концентрации на­грузки (по длине соединения)
Кпр
При расположении зубчатого венца со стороны закручиваемого участка вала (подводе и снятии крутящего момента с одной стороны ступицы, черт. 2а)
Кпр=Ккр+Ке—1 •
При расположении зубчатого венца со стороны незакручиваемого участка вала (подводе и сня­тии крутящего момента с разных сторон ступи­цы, черт. 26) Кпр выбирается равным большему из значений Ке и Квр
4. Коэффициент концентрации нагрузки от за­кручивания вала
Ккр
Рекомендуемые значения ККр для соединений по ГОСТ 1139—58 приведены в табл. 3 прило­жения
Наименование параметра
Обозначение
5. Коэффициент концентрации в связи со сме­щением нагрузки от середины длины ступицы
Хе
6. Коэффициент, учитывающий концентрацию нагрузки в связи с погрешностями изготовления
Кп

Расчетные формулы и указания
Рекомендуется определять по графику черт. 1 приложения в зависимости от параметров Чг и е; для соединений цилиндрического прямозубого колеса с валом e = e/Z (см. черт. 3); для соеди­нения косозубого колеса с валом
e=e/Z±0,5 dcpll-tg р cos aw.
Знак «плюс» при действии в одном направле­нии моментов от радиальной Град и осевой Foc сил на зубчатом колесе относительно точки оси вала, лежащей на середине длины ступицы «ми­нус» — в разном
См. табл. 3
Таблица £
Формулы для вычисления коэффициентов нагрузки в общем случае нагружения соединения
Наименование коэффициента
Обозначение
Расчетные формулы и указания
1. Коэффициент неравномерности распределе­ния нагрузки между зубьями
*3
Значения Ka и К'з приведены в табл. 4 при­ложения в зависимости от параметра
Frfco ф = - ■— 2ГК (см. черт. 3);
F=V F1 +F2 1 т 1 окр-L. рад
2. Коэффициент, учитывающий влияние нерав­номерности нагружения зубьев на износ и раз­личное скольжение на рабочих поверхностях при вращении вала

3. Коэффициент продольной концентрации на­грузки (по длине соединения)
Лпр
При подводе и снятии крутящего момента с одно