同步带齿形对传动的影响

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      同步带齿形包括梯形齿和弧齿。弧齿包括圆弧齿(HTD)、平顶圆弧齿(STPD)、凹顶抛物线齿(R系列)。弧齿汽车同步带包括圆弧齿(H系列)、单项圆弧齿(S系列)、凹顶抛物线齿(R系列)。

图1 同步带与同步带轮齿形

      同步带最早的齿廓形状为梯形，即带齿廓面为直线，如图41a)。1973年又开发出单圆弧齿廓同步带，如图1b)，国外称为HTD型同步带，其性能较梯形齿同步带有所提高，应力分布较合理，干涉量也较小。1983年美国固特异公司又开发了新型圆弧齿同步带，如图1c)，即STPD带。这种带齿根应力集中小，载荷分布合理，传动能力和寿命高。1995年意大利皮列里公司又开发出抛物线齿同步带，如图1d)，该带齿顶设计成凹形，改善了啮合状态，又减缓了冲击，噪音低。
      据带齿形的发展过程我们可以分析：梯形齿是同步带最早使用的齿形，由于啮合干涉等方面的原因，使得其齿高及齿厚等尺寸受到限制，因而其齿部的强度及承载能力也受到限制。由于在运转过程中啮合干涉是无法避免的，因此同步带齿磨损严重，带齿容易断裂。并且由于同步齿高受到限制，在传递相同扭矩的情况下，为了保证不产生跳齿，相对于其它新齿形的同步带，初张力要大得多，因此也大大缩短了其疲劳寿命，带体拉断的失效形式增多。
      另一方面，STPD，RPP同步带的带轮齿比带齿稍低，使带齿与轮齿啮合时，带齿的顶部抵住带轮齿槽的底部，从而大大减小了带齿根部的弯曲应力及剪切应力，使应力在整个带齿上分布趋于均匀。以STPD平底双圆弧齿同步带为例，在带齿进入啮合的瞬时，其带齿的冲击速度还不到梯形齿同步带的50%，自由部分冲击体质量减少了45%，并且由于带齿顶部与带轮齿槽相接触，增加了支撑刚性，因此就大大减少了带的冲击振动及弦振动在带中引起的附加动载荷，同时减小了传动噪音。再者，梯形齿同步带的啮合冲击点在齿根部，而STPD同步带的啮合冲击点在带齿齿廓圆弧的中部，从而也减轻了对带齿根部及抗拉体的损伤。圆弧齿同步带http://www.synchronousbelt.com最主要的失效形式为带齿剪切及弯曲疲劳引起的的带齿断裂。