新型Cntinental ContiTech马牌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。
新型人字齿同步带传动的运动特性：
Cntinental 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。
多边形效应的形成及影响：
Cntinental 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
Cntinental ContiTech马牌人字齿同步带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 A v 由沿带轮节圆切向的分速度 AL v 和与 沿带轮节圆径向分速度 *** v 组成，将 A v 做分解则有： cos cos sin sin AL A C *** A C v v R v v R ?(2-1) 式中 ? ——带齿厚在带轮节圆上对应的中心角的一半，且 / C lR ? ? ； ? ——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 ? 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 B V 做分解则有：0 BL C BV vR v 当B 点转过角后到达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：cos cos sin sin CL C C CV C C v v R v v R ?(2-3) 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 。
Cntinental ContiTech马牌人字齿同步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均 在周期性地变化，变化的周期是带轮节圆转过一个节距。沿带轮节圆径向上的分速 度变化会引起带上下颤动，影响同步带工作时的同步性和平稳性。由同步带速度的 计算公式可以看出，带速的变化情况与 ? 角有关，又由 ? 的计算公式可以看出，速 度与齿数和带节距均成反比。因此，应尽量采用齿数多、节距小的同步带来降低多 边形效应产生的速度不均匀性。 （2）Cntinental ContiTech马牌人字齿同步带多边形效应对带与带轮节距差的影响 由于带传动存在多边形效应，使得的带的节距与带轮节距不同。带齿与轮齿完 全啮合的一个节距由圆弧段和直线段组成，而带轮上节距由圆弧段组成。又由于带 强力层受拉后伸长变形，从而使带的节距必然大于带轮的节距。节距差的存在将使 带齿不能妥当地嵌入轮齿槽内，而是停留在带轮齿廓上，改变了接触区表面状态， 减少了接触面积。当同步带工作时，这种节距差得到多次累积，就会使带齿逐渐沿 轮齿工作面上升，爬到带轮齿顶部，***终使同步齿形带在带轮顶部滑出，并沿带轮 外径表面跳跃，造成同步带的“爬齿”和“跳齿”现象。为了减轻或避免产生“爬 齿”和“跳齿”可以采用以下措施：控制有效圆周力的大小，使其小于或等于带的 许用圆周力，对于新型人字齿同步带的许用圆周力目前还没办法确定，使用时应慎 重；设计加工时使带与带轮有合理的节距差；适当增大带安装时的初拉力，使带齿 顶与轮齿槽的接触更加紧密；提高同步带带背材料的硬度，减少带的弹性变形。
新型Cntinental ContiTech马牌人字齿同步带由于存在螺旋角，带齿分两列斜向排列在带背上，如图 2-3 所示，各带齿所受拉力沿带轮节圆的切线方向。一个节距内，从沿带轮轴向即带宽 方向上看去，则是由带齿和带齿槽组成的不规则凹凸表面，带齿不发生弯曲变形， 带凹槽发生弯曲变形，带凹槽部分节线很难保持一条直线。新型人字齿同步带一个 节距内带槽宽度远小于带齿根的宽度，因此带齿槽产生的弯曲变形影响很小，且在 带宽方向上邻近的带齿部分对带齿槽的弯曲变形和拉力变形也会产生抵抗作用。 此外，由于新型Cntinental ContiTech马牌人字齿同步带采用 STSB 齿形，***大的特点在于带齿高于轮齿， 因此理论上带齿槽与轮齿顶接触压力减小甚至不接触，不产生摩擦。实际上同步带 由于拉力差产生向带轮压紧的作用，带齿顶受到轮齿槽作用而变形，导致带齿槽与 轮齿顶出现接触，带产生的径向位移使带的节线更接近于带轮节圆，而这种接触产 生的摩擦不是传递动力的主要方面。
因此，新型Cntinental ContiTech马牌人字齿同步带在整个接触区内的圆运动和弦运动相互交替的啮合运 动现象不太明显，整体上带的节线更接近于带轮的节圆。多边形效应使得强力层所 受的弯曲应力减小，提高带的疲劳寿命。在新型人字齿同步带传动设计中若考虑多 边形效应所引起的节距差，理想状况是使带齿节距略小于轮齿节距，这一理想状态 很不容易实现，这是因为传动中各个带齿受的法向载荷和拉力不同，强力层变形不 同，而轮齿的节距是固定不变的，因此带与轮的节距差也不尽相同。节距差又直接 影响带齿的载荷分配和啮合时的干涉量，若设计不同的节距，以后的计算分析工作 量会加大。因此，Cntinental ContiTech马牌人字齿同步带设计及分析中，带与带轮取相同的节距。 对同步带运动精度做分析时的四种考量分别为：直线移动误差、切向速度波动 误差、从动轮角速度波动误差、主、从动轮法向速度波动误差。研究表明，当主动 轮转过一个节距时，四种运动参数均与齿形参数有关，且梯形齿***大，其次是 HTD 齿，STSB 与 STPD ***小，且大小接近。多边形效应对同步带传动精度的影响程度 同带的齿形结构有关，传统齿形同步带传动时，带齿槽与轮齿顶接触，而带齿顶与 带轮槽不接触，产生明显的多边形效应。新型高齿圆弧齿同步带轮齿顶与带齿槽不 接触，可降低多边形效应。带齿顶与轮齿槽接触，使得带齿顶存在两个力支撑点， 也因此带齿受力更加合理，降低齿根应力，使新型马牌高齿人字齿同步带在传动精度、传动噪 声、振动冲击方面优于其他齿形。
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