人字齿同步带与带轮齿啮合时的摩擦分析
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类型 人字齿同步带 人字齿同步带轮
材质 橡胶 碳纤维
品牌 马牌
产品参数
类型
人字齿同步带 人字齿同步带轮
材质
橡胶 碳纤维
品牌
马牌
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产品详情

    马牌人字齿同步带已经应用于高精密柔性机械中,其使用寿命的长短直接影响设备的正常工作及生产效率的高低。而马牌人字齿同步带内部应力状态分布是影响其工作寿命的主要因素,马牌人字齿同步带传动的设计涉及到摩擦学、固体力学、高分子材料科学、弹塑性力学以及机械制造工艺等多方面的理论知识,因而对马牌人字齿同步带在使用过程中的变形及接触面上的接触应力的精确研究存在较大的困难。但随着计算机性能的提高,数值计算方法、材料科学以及大型有限元分析软件的发展,使研究人员利用非线性有限元软件进行人字齿同步带工作过程中高度非线性接触问题分析成为现实,并取得了一些研究成果。

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    接触是一个复杂的非线性问题,分析研究接触问题需考虑的因素很多,包括接触面状态、参与接触材料的性质等,还可能伴随有发热、发电等过程。人字齿同步带与人字齿同步带轮啮合传动是一种渐进的连续的复杂啮合接触过程,由于带齿材料是软材料,带轮材料是硬材料,此种接触属于刚体—柔体的接触范畴。主动带轮在驱动力矩的作用下,逐渐靠近并与带齿啮合,力通过带齿传递到强力层。由前面对带齿的受力分析可以看出,带齿受到紧边拉力、松边拉力、载荷、齿顶的摩擦力等几种力的综合作用。带在拉力作用下由紧边开始进入啮合接触,人字齿同步带齿与轮齿相互接触后,接触面积的大小和接触处的应力都会随着两物体间合力的变化而变化,这些变化不仅与接触面上合力的大小有关,而且与带齿和带轮齿各自的材料性质有关。带齿的材料为尼龙包布包裹的氯丁橡胶,具有复合材料非线性的性质,使接触非线性性质表现的更加强烈和复杂。另外,马牌人字齿同步带工作一段时间后,由于带与带轮之间的摩擦,使带的温度从室温开始上升,温度对橡胶的各性能影响较大,使得接触状态可能发生变化。人字齿同步带与带轮从端面上看去的接触状态,初始接触时有的可能接触面之间存在间隙,有的可能接触面之间存在干涉,为进行分析增加了难度,需分别分析考虑各接触对的初始状态。在啮合传动过程开始,工作齿面上的接触线为带齿廓变形后的斜线,随着载荷和位移量的增加,带齿材料发生较大弹性变形,轮齿材料的弹性变形很小,导致接触线变为接触面,接触面积随着时间和载荷增减发生变化。

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   此外,马牌人字齿同步带齿与轮齿啮合时的摩擦情况也非常复杂,随着各种影响因素的改变而产生变化。在实际应用中都会在同步带上使用润滑油,接触面相对运动时在齿面间可能形成润滑油膜,降低摩擦力。在相对滑动速度低的部位,由于形成油膜的条件差,润滑不良,摩擦力较大。由于马牌人字齿同步带采用 STSB 齿形,最大的特点在于带齿高于轮齿,因此理论上带齿槽与轮齿顶不接触,不产生摩擦。实际上人字齿同步带由于拉力产生向带轮压紧的作用,人字齿同步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,但是这种接触产生的摩擦不是传递动力的主要方面。