Goodyear 公司推出的一种 Eagle-Pd 人字齿同步带各圆弧段参数方

随着同步带使用范围的扩大，人们对同步带的性能提出了更高的要求，要求同步带既能满足传动的基本功能，又要能承受高速重载，且噪音低，使用和维护造价低，有良好的环保性和经济性。直齿和斜齿同步带由于其本身的结构局限性，使得其在一些情况下不符合使用要求，人字齿同步带传动平稳，噪声低，承载能力强的优点得以显现。目前市场上现有的人字齿同步带所选用的齿形为梯形齿或平顶圆弧

齿，比较典型的是 Goodyear 公司推出的一种 Eagle-Pd 人字齿同步带，采用的就是圆弧齿。国内对人字齿同步带的理论研究还比较少，对人字齿同步带传动的设计尚停留在对国外同步带、带轮***测绘基础上，缺少理论的指导及符合我国国情的计算数据和设计方法，因此造成设计上很大的盲目性。设计并加工出使用新型高齿圆弧齿的人字齿同步带以满足使用需求，有良好的市场前景，对提高国产同步带在市场上的竞争力有重要的意义。

3.1  新型人字齿同步带和带轮齿形设计

从对直齿同步带研究可知，选用齿形是 STSB 齿，即本设计拟选用的新型高齿齿形时，在承受相同载荷的条件下，带齿根的***大主应力分别是圆弧齿形和梯形齿形***大主应力的 67.8%和 54.4%[41]，使同步带的承载能力得到很大提高。另外，带齿形对带齿的载荷分配也有影响，有人通过试验得出：在相同载荷条件和相同节距的条件下，新型高齿形同步带的疲劳寿命是梯形齿同步带疲劳寿命的十几倍，是平顶圆弧齿同步带疲劳寿命的几倍，可适用于汽车同步带等高速重载的场合。当设计人字齿同步带时，选用新型高齿作为带齿齿形，与其他齿形的人字齿同步带相比，也会存在这样明显的优势。

1. 新型高齿圆弧齿齿形方程

• 3-1 表示 STSB 带齿端面齿形，该齿廓由齿根圆弧、齿侧圆弧、齿顶圆弧和过渡圆弧组成，以带节线为 X 轴，齿廓对称轴为 Y 轴，建立坐标系，坐标原点

的坐标为（0，0）。由于同步带齿廓具有对称性，可只取其齿廓右侧进行分析。带

各段圆弧曲线的半径， d p 为带节线与带齿根的垂直距离，O1 、O2 、O3 、O4 、O5 表

示各圆弧的圆心， H t 为带齿高， l 为带齿齿根宽。组成高齿齿廓的各圆弧段参数方

示为：

式中 X 0 、Y0 —— 各圆弧段圆心的横、纵坐标；

1. ——圆弧半径；
2. ——角度参数。
3. 图 3-1 带齿端面齿形

各圆弧段在人字齿端面上的普通方程表达式如下：

 AB 段圆弧曲线方程：

 BC 段圆弧曲线方程：

 CD 段圆弧曲线方程：

 DE 段圆弧曲线方程：

EF 段圆弧曲线方程：

图 3-2 为本设计中与新型高齿人字齿同步带啮合的带轮齿槽端面齿形，该齿廓由齿根圆弧、齿侧工作圆弧、齿顶圆弧和齿顶直线组成，将带轮节圆切线作为 x 轴，

齿廓对称轴为 y 轴，建立坐标系，坐标原点 O 的坐标为（0，0）。由于带轮齿廓同

样具有对称性，故可取其右侧进行分析。圆弧 ab 、bc 、 cd 和直线 de 组成轮齿槽的齿廓。 o1 、 o2 和 o3 分别为各圆弧的圆心，各圆弧半径分别由 r1 、 r2 、 r3 表示， ht 表

示轮齿高， d p 为节圆切线与带轮齿根距离， L 为轮齿槽根宽。设各圆弧段的圆心坐

标表达式为 on (xon , yon )，带轮齿槽齿廓各弧段的普通方程表达式为：

 ab段圆弧曲线表达式为：

xb  £ x < xa : yt  = yo1 - r12 - ( xt  - xo1 )2

bc 段圆弧曲线表达式为：

xc  £ xt  < xb : yt  = r2 2 - ( xt  - xo 2 )2

cd 段圆弧曲线表达式为：

xd  £ xt  < xc : yt  = yo 3 + r3 2 - ( xt  - xo3 )2

 de 段圆弧曲线表达式为：

xe  £ xt  < xd  : yt  = yo 3 + r3