随着同步带使用范围的扩大，人们对同步带的性能提出了更高的要求，要求同步带既能满足传动的基本功能，又要能承受高速重载，且噪音低，使用和维护造价低，有良好的环保性和经济性。直齿和斜齿同步带由于其本身的结构局限性，使得其在一些情况下不符合使用要求，人字齿同步带传动平稳，噪声低，承载能力强的优点得以显现。目前市场上现有的人字齿同步带所选用的齿形为梯形齿或平顶圆弧齿，比较典型的是Goodyear公司推出的一种Eagle-Pd人字齿同步带，采用的就是圆弧齿。国内对人字齿同步带的理论研究还比较少，对人字齿同步带传动的设计尚停留在对国外同步带、带轮***测绘基础上，缺少理论的指导及符合我国国情的计算数据和设计方法，因此造成设计上很大的盲目性。设计并加工出使用新型高齿圆弧齿的人字齿同步带以满足使用需求，有良好的市场前景，对提高国产同步带在市场上的竞争力有重要的意义。3.1新型人字齿同步带和带轮齿形设计从对直齿同步带研究可知，选用齿形是STSB齿，即本设计拟选用的新型高齿齿形时，在承受相同载荷的条件下，带齿根的***大主应力分别是圆弧齿形和梯形齿形***大主应力的67.8%和54.4%[41]，使同步带的承载能力得到很大提高。另外，带齿形对带齿的载荷分配也有影响，有人通过试验得出：在相同载荷条件和相同节距的条件下，新型高齿形同步带的疲劳寿命是梯形齿同步带疲劳寿命的十几倍，是平顶圆弧齿同步带疲劳寿命的几倍，可适用于汽车同步带等高速重载的场合。当设计人字齿同步带时，选用新型高齿作为带齿齿形，与其他齿形的人字齿同步带相比，也会存在这样明显的优势。新型高齿圆弧齿齿形方程3-1表示STSB带齿端面齿形，该齿廓由齿根圆弧、齿侧圆弧、齿顶圆弧和过渡圆弧组成，以带节线为X轴，齿廓对称轴为Y轴，建立坐标系，坐标原点的坐标为（0，0）。由于同步带齿廓具有对称性，可只取其齿廓右侧进行分析。带、R2、R3、R4和R5表示齿齿廓曲线由圆弧AB、BC、CD、DE和EF组成，R1各段圆弧曲线的半径，dp为带节线与带齿根的垂直距离，O1、O2、O3、O4、O5表示各圆弧的圆心，Ht为带齿高，l为带齿齿根宽。组成高齿齿廓的各圆弧段参数方示为：&igr***e;X=X0+RcosJ(J0£J£J1)(3-1)í+RsinJîY=Y0式中X0、Y0——各圆弧段圆心的横、纵坐标；——圆弧半径；——角度参数。图3-1带齿端面齿形各圆弧段在人字齿端面上的普通方程表达式如下：AB段圆弧曲线方程：XB£X<XA:Yt=YO1-R12-(Xt-XO1)2(3-2)BC段圆弧曲线方程：XC£X<XB:Yt=R22-(Xt-XO2)2(3-3)CD段圆弧曲线方程：XD£X<XC:Yt=YO3+R32-(Xt-XO3)2(3-4)DE段圆弧曲线方程：XE£X<XD:Yt=YO4+R42-(Xt-XO4)2(3-5EF段圆弧曲线方程：XF£X<XE:Yt=YO5-R52-(Xt-XO5)2(3-6)图3-2为本设计中与新型高齿人字齿同步带啮合的带轮齿槽端面齿形，该齿廓由齿根圆弧、齿侧工作圆弧、齿顶圆弧和齿顶直线组成，将带轮节圆切线作为x轴，齿廓对称轴为y轴，建立坐标系，坐标原点O的坐标为（0，0）。由于带轮齿廓同样具有对称性，故可取其右侧进行分析。圆弧ab、bc、cd和直线de组成轮齿槽的齿廓。o1、o2和o3分别为各圆弧的圆心，各圆弧半径分别由r1、r2、r3表示，ht表示轮齿高，dp为节圆切线与带轮齿根距离，L为轮齿槽根宽。设各圆弧段的圆心坐标表达式为on(xon,yon)，带轮齿槽齿廓各弧段的普通方程表达式为：ab段圆弧曲线表达式为：xb£x<xa:yt=yo1-r12-(xt-xo1)2bc段圆弧曲线表达式为：xc£xt<xb:yt=r22-(xt-xo2)2cd段圆弧曲线表达式为：xd£xt<xc:yt=yo3+r32-(xt-xo3)2de段圆弧曲线表达式为：xe£xt<xd:yt=yo3+r3)