Continental ContiTech马牌人字齿同步带的运动特性和多边形效应的形成和影响

Continental ContiTech马牌人字齿同步带的运动特性和多边形效应的形成和影响

Continental ContiTech马牌新型人字齿同步带传动属于机械传动中的有挠性件传动，同时也是定传动比的啮合传动。靠带轮齿槽与带齿间的啮合，将主动轴上的运动和动力传递到从动轴上。因此，新型人字齿同步带与带轮的啮合具有非常复杂的性质。以往人们尝试利用静态分析和动态分析的方法对直齿同步带的啮合特性进行了探讨，对于这种新型人字齿同步带的传动特性尚处在探索阶段，本章仅对新型人字齿同步带传动的运动特性和动力特性作初步分析。

2.1  Continental ContiTech马牌新型人字齿同步带传动的运动特性

Continental ContiTech马牌同步带的多边形效应体现了同步带独特的运动性能，多边形效应造成带节线被分割成间隔出现的小圆弧和小直线，与带轮齿产生节距差，从而影响着带传动的同步性，并容易造成带的“爬齿”和“跳齿”现象，造成严重的传动问题。分析和确定这种多边形效应对新型人字齿同步带传动的影响程度，具有重要的意义。

2.1.1  Continental ContiTech马牌多边形效应的形成及影响

Continental ContiTech马牌新型高齿圆弧齿同步带由于带齿高大于带轮齿高，使得其传动主要靠带凸齿与带轮齿槽的相互啮合作用、带齿顶部与带轮齿槽底的相互摩擦、带齿强力层与齿部的弹性变形。以往梯形齿和圆弧形同步带工作时带与带轮齿间啮合，没有相对滑动，能够获得准确的传动比，却和链传动一样存在着多边形效应，使同步带的节线与带轮的节圆不重合，对传动的同步性产生影响，且容易出现“爬齿”和“跳齿”现象。

同步带工作时带齿与带轮齿啮合，理想的传动状态应是类似齿轮齿条的运动，带的节线与带轮的节圆相吻合，带的节线是带轮节圆的切线，相同时间段内同步带发生的直线位移等于同步带轮转角所对的节圆圆弧长。实际上，若假设带齿无弯曲，且在齿侧面不存在啮合间隙，当带齿与轮齿啮合时，同步带的齿槽部分首先包裹住带轮齿顶，使带齿槽部分的节线与带轮齿顶部分的节圆相重合，然后带的齿厚部分逐渐地嵌入带轮齿槽中[27]。齿厚部分带的节线将保持直线状态，与带轮节圆不重合

如图 2-1 所示。因此带传动时，在一个节距内，带与带轮的啮合线实际由圆弧 ab 和

直线 bc 组成，形成近似的多边形，称之为带传动的多边形效应

 （1）多边形效应对传动速度的影响带传动由于多边形效应的存在，使得带节线与带轮的节圆不重合，带运动中这种不重合对运动速度造成影响，在一个节距范围内，速度呈周期性变化，且有沿带轮径向的振动[28]。在带上取一点 A ，其速度 vA 由沿带轮节圆切向的分速度 vAL 和与

沿带轮节圆径向分速度 v*** 组成，将 vA 做分解则有：

式中 q ——带齿厚在带轮节圆上对应的中心角的一半，且q = l / RC ；

w ——主动带轮的角速度；

l ——齿厚部分所对的节圆弧长。

当带轮转过q 角时， A 点到达 B 点，此时 B 点在带轮节圆上，速度方向与与节圆切线一致，此时将 VB 做分解则有：

当 B 点转过q 角后到达 C 点，此点的速度又与带运动方向不一致，将 C 点速度做沿带轮节圆切线方向和沿径向的分解，则有：

当 A 点转过 C 点后，由于后继参与啮合带齿槽节线与轮节圆重合，使带的运动方向和大小与带轮节圆速度方向和大小与又趋于一致。

 由以上分析可得出，同步带的主动带轮等速回转时，由于多边形效应的存在，导致带在带轮节圆切线方向的瞬时速度和在带轮节圆径向的瞬时速度的变化规律如下表所示：