3M圆弧齿同步带传动性能分析与设计方法研究

摘要

ABSTRACT

第一章绪论 (1)

1.1 研究目的及意义 (1)

1.2 同步带研究发展现状 (2)

1.3 论文研究的主要内容 (4)

第二章工业用3M圆弧齿同步带动态和静态性能分析 (5)

2.1 工业用3M圆弧齿同步带的静态性能分析 (5)

2.2 工业用3M圆弧齿同步带的动态性能分析 (11)

2.3 本章小结 (17)

第三章工业用3M圆弧齿同步带齿载荷分布和传动平稳性研究 (18)

3.1 工业用3M圆弧齿同步带的动力学仿真步骤 (18)

3.2 工业用3M圆弧齿同步带动力学仿真结果分析 (21)

3.3 本章小结 (28)

第四章工业用3M圆弧齿同步带传动平稳性试验研究 (30)

4.1 试验装置及试验方案 (30)

4.2 振动试验分析 (32)

4.3 本章小结 (38)

第五章基于C语言的多轮传动系统的参数化设计和程序编写 (39)

5.1 同步带多轮传动系统设计计算 (39)

5.2 同步带多轮传动系统参数化设计 (44)

5.3 同步带多轮传动系统计算例题及参数化设计程序应用 (47)

5.4 本章小结 (51)

结论 (52)

致谢 (54)

参考文献 (55)

第一章绪论

1.1 研究目的及意义

20世纪40年代由美国Uniroyal公司发明了工业用同步带传动，被称为机械传动领域最具创新性产品[1]。由于是啮合传动，而且传动带为橡胶复合材料体，与平带传动和V带传动相比，可实现无滑差的同步传动，并保证有精确的传动比，有明显的节能效果[2]；同步带的强力层由伸长率极小的玻璃纤维材料制成，在传动过程中带体变形极小，无需像平带、V带定期调整带的张紧力[3]；此外，在有水及腐蚀介质的恶劣工作条件下，普通平带会打滑，链条易生锈、磨损，而同步带在雨天等潮湿条件下不会打滑，水的润滑作用反而会减轻带的磨损，在有灰尘杂质时，普通平带和链条很难清理干净，会加快其磨损，而同步带带齿与带轮齿啮合时，带齿从轮槽两侧将内部空气挤压出去的同时会起到清理灰尘杂质的作用，从而减少了同步带的磨损[4]。所以，基于这些优势，同步带广泛应用在汽车、纺织机械、烟草机械、食品机械、轻工、化工等机械设备传动装置上。

工业用同步带根据带齿齿形的不同分为梯形齿同步带和圆弧齿同步带两种。分析表明，梯形齿同步带的齿廓为直线,当带齿与轮齿啮合时容易发生啮合干涉，造成梯形齿同步带磨损、振动和噪声，而且齿根圆角半径较小，齿根处产生应力集中,从而影响同步带的使用寿命[5]。而圆弧齿同步带的齿廓为圆弧，带齿与轮齿啮合和脱离啮合时较平稳，从而避免带齿与轮齿的啮合干涉的产生，降低圆弧齿同步带传动过程中的磨损、振动和噪音，且圆弧齿同步带齿根圆角比梯形齿同步带大，降低了传动过程中齿根处应力，提高了带的使用寿命，此外，圆弧齿同步带传递功率比梯形同步带高约30%～50%[6]。因此，在机械传动领域，圆弧齿同步带正逐步取代梯形齿同步带。工业用圆弧齿同步带根据带齿节距的不同分为3M、5M、8M、14M和20M等五种[7]。其中3M和5M圆弧齿同步带主要应用于计算机、复印机、打印机、绘图仪等小型设备，其它型号圆弧齿同步带主要应用于数控机床、研磨机、纺织机、化纤机和其它通用中大型机械设备[8]。

随着工业设备向高承载、高精度、低噪音、长寿命和低成本方向发展，对工业用圆弧齿同步带的最大转速、效率、寿命、噪音、节能、环境适应性（如耐油性、耐热性、抗静电）及维修保养周期等都提出了更高的要求[9]。本论文针对工业用圆弧齿同步带传动的使用要求，以3M圆弧齿同步带为研究对象，系统分析圆弧齿同步带传动的特点，研究其物理性能的评价方法，带传动平稳性和带齿受力状态分析，圆弧齿同步带多轮传动数字化设计方法。为国内同步带生产企业的产品质量评价与研发、标准化的制定提供理论依据。