人字齿同步带节距差和螺旋角对齿面的影响

     人字齿同步带为弹性体,在正常载荷作用下,具有瞬时弹性效应和蠕变特性。运行- -个周期时,其带齿受周期式加载作用,粘弹性体材料随时间变化的特性与动荷载的时间尺度相匹配时,应变积累。在啮合过程中,由于载荷作用下带强力层发生伸长变形,带齿产生剪切与扭转变形,从而使带与带轮间产生节距差。人字齿同步带节距差的存在将影响同步带载荷分布,并引起带轮与轮齿间发生啮合干涉,导致噪声和振动。因此，通过对因节距差引起的带齿与轮齿的干涉量与干涉形貌的研究,可间接研究带齿齿面磨损分布和磨损程度。

     完全啮合区当带轮节线相对带节线移动弧长s等于节距差Ap时,相当于带不动，带轮转角a=s/r。由坐标变换以及齿轮啮合原理的计算可以得到带轮齿槽底空间曲面方程为: .

     人字带齿和轮齿两齿面空间啮合干涉建模比价复杂。为使问题简化,将斜齿宽B的带与轮齿,沿着螺旋角β方向,分解成n个带宽b= B/n薄的直齿同步带[16]构成。因此把研究人字齿啮合问题转化为薄的直齿同步带啮合传动问题,且每个薄的直齿同步带啮合次序不同,相位不同。当节距差Op=0.1 mm,螺旋角β= 30°时，随着带宽的变化,带、轮齿廓干涉关系保持不变。因此将空间干涉问题转换为研究第i个薄带干涉δ;规律问题。根据实际啮合情况和啮合的理论分析可知,干涉发生在右旋齿左侧齿廓,如图5所示。以此为对象,第i薄带距端面z。=ib,通过导程角公式计算,第i薄带轮转角φ的计算公式为

φ =[(ib + r.:/sinB + r.cosθ'sinβ -

rm.ctgθ cosBcoB)/r. cotB]

     由图可知,在人字齿同步带带齿齿侧部发生干涉,齿根弧与齿侧弧交点位置**,这是因为带轮齿廓在此处存在根切现象,导致齿廓形成微小折线拐点,且靠近齿顶和齿根处干涉逐渐减小。令带轮上- -点(x,y,),沿带轮转动方向做- -直线与带(x,y)相交,与交点(xo,yo)距离定义为该位置的变形量δ,则交点坐标及干涉量表达式为:

     当i=1时,即以人字齿同步带端面齿廓作为基准齿形, 初始端面带与轮不同节距差下的干涉量随带齿高度的变化如图7所示。由图7可知,当节距Ap≤0.02mm时,，其干涉主要发生在带齿顶和齿根处;当节距差Ap>0.02mm时,在靠近带齿根弧与侧弧连接处和带轮齿顶与齿侧弧连接处干涉存在突变现象,这表明带齿与轮齿在此位置形成的干涉与齿形形状有关,且在带齿齿根与齿侧圆弧交接处干涉量**,即人字齿同步带齿面易发生磨损。