Взаимозаменяемость — это свойство деталей занимать свои места в узле или машине и нормально работать без дополнительной механической или ручной пригонки. Детали будут взаимозаменяемыми только в том случае, когда сопрягаемые размеры их выполнены в определенных пределах, ограниченных допусками.

Изобретатель и рационализатор, разрабатывая конструкцию приспособления, механизма или машины, должен уметь правильно выбирать материал и размеры рассчитываемых деталей. Это необходимо для обеспечения требуемой прочности как самих деталей, так и всей машины или механизма в целом. Для этого нужно; 1) определить действующие на деталь нагрузки (внешние силы), их характер и вызываемые ими деформации; 2) найти допускаемые напряжения для данного материала и данного случая нагружения; 3) по соответствующим формулам определить размеры проектируемой детали.

Наиболее употребительна цилиндрическая резьба. Коническая резьба применяется в основном в трубных соединениях, так как придает соединению необходимую плотность (непроницаемость). Резьба может быть правой и левой в зависимости от направления винтовой линии.

Шпоночные, шлицевые и штифтовые соединения служат для крепления деталей на валах и вращающихся осях (табл. 166).

Таблица 166. Типы шпонок и их применение

Фиг. 277. Клиновые шпонки

Фиг. 278. Призматические (а и б) и сегментные (в) шпонки.

Оси и валы предназначены для крепления на них вращающихся деталей. Основным отличием осей от валов является то, что валы передают крутящие моменты, а оси не передают.

Цапфы — опорные части осей и валов.

Различают два вида цапф:

1) цапфы, воспринимающие радиальную нагрузку. Концевые цапфы этого вида называются шипами, а промежуточные — шейками:

2) цапфы, воспринимающие осевую нагрузку (пяты).

Фиг. 283. Шипы (а, б, в) и шейка (г)

Шипы и шейки (фиг. 283) выполняются цилиндрическими, реже — коническими или шаровыми. Для предохранения вала от перемещения в осевом направлении шипы и шейки снабжаются заплечиками или буртиками. Места переходов от одного диаметра вала к другому выполняются по радиусу (галтель) для уменьшения концентрации напряжений.

Цапфы осей и валов опираются на неподвижные опоры, которые называются подшипниками или подпятниками. По роду трения различают подшипники скольжения и подшипники качения. Подшипники скольжения рекомендуется применять при больших числах оборотов валов и при больших нагрузках.