错齿形式的同步带无间隙传动研究

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1、错齿形式的同步带无间隙传动研究摘要：本文根据SRTP项目错齿形式的同步带无间隙传动研究所写。同步带传动可以通过带轮与同步带之间的啮合实现比较精确的传动，在一般的场合能够达到传动精度的要求。但是在一些特殊的高精度装置中，它仍然存在一定的误差，在正反转比较频繁的传动系统中，这一问题特别突出。通过研究，本文采用一种错齿形式的同步带传动装置，有效地解决了这一问题。关键词：同步带传动，高精度，误差，正反转，错齿形式1.项目研究背景同步带传动是一种兼有链、齿轮、三角胶带优点的传动装置，它可以通过带轮与同步带之间的啮合实现比较精

2、确的传动，在一般的场合能够达到传动精度的要求。但是在一些特殊的高精度装置中，它仍然存在一定的误差，在正反转比较频繁的传动系统中，这一问题特别突出。随着科技的不断向前发展，同步带传动的应用越来越广泛，对同步带的性能要求也越来越高。实际使用中，有许多因素会引起传动误差，如同步带的初始张紧力、同步带的弹性变形、同步带轮的偏心等。另外，在同步带传动中，为使带齿能顺利的嵌入和跳出轮齿齿槽，故设计齿侧间隙来达到这种效果，也就是说，在传动过程中，带轮和同步带的啮合存在齿侧间隙，带轮的齿面只有一面和同步带接触。如果这种传动用在正反

3、转比较频繁的装置中，同步带不能同步地随带轮转动，这就产生了较大的误差。在精密传动中，这显然是不行的。2.方案设计2.1设计思路通过前面的介绍和分析，我们知道了现在普通的同步带传动的优缺点，而且引出了这样一个问题——在正反转变换过程中，齿侧间隙的存在直接带来了同步带传动的主要误差。本文中，它被叫做“间隙误差”。由于制造加工技术的局限性，这一间隙的存在是必然的。那么，很自然地，有人就会提出下面的设想。可以加工精度上入手，靠保证尺寸精度从而消除啮合时的齿侧间隙，进而消除“间隙误差”。对于以上的设想可知，在实际的操作中难度

4、很大，比如，5级精度的齿形必须在恒温室里加工才能达到要求，所以通过这种方法来完全消除间隙在实际中是不可能的，另外，齿侧间隙的完全消除并不利于啮合传动的稳定性，如果机构出现震动，那么，这种刚性接触的啮合形式就不利于减震，甚至不能保证系统的安全性。鉴于此，本文提出如下的设计思路。设计一种新型的传动装置，它能够在同步带正反转的时候实现高精度传动。这种装置是利用两个相互错开的带轮来实现无间隙的传动。这两个带轮型号完全一样，它们在弹簧扭矩的作用下相互错开，时刻保证两个带轮分别与同步带的两个齿面接触。示意图如下图一：图一2.2

5、可行性分析为了实现这种传动要求，必须保证以下几点：(1)弹簧能够提供足够的扭矩，但又不能导致同步带因受剪切而变形。(2)弹簧的安装必须简便可行。(3)两个带轮的同轴度必须控制在一定范围内。(4)本装置需满足互换性要求。通过研究可知，对于一定规格的同步带与同步带轮，在一定的传动功率下，可以选用合适的弹簧，得到合适的扭矩，另外此装置可以实现多级扭矩的变换，从而满足不同的功率要求。至于第二和第三点，通过具体的装置可以实现。3.设计方案错齿形式的同步带传动需要借助弹簧，带轮，同步带的协调作用来实现。它是一个有机的整体，设计

6、的难点就在于怎样找到一种合适的结构，从而合理的将弹簧，带轮，同步带联系起来，让整个整体发挥出理想的作用。图二在本方案中，右边的带轮和主动轴采用键连接，以保证和轴能同步运动，并且加上卡簧，阻止它向右边滑动。左边带轮通过卡簧获得轴向定位，另外，必须使之与轴间隙配合，从而保证它能在弹簧的作用下转动。选用一定规格的螺旋压缩弹簧后，将它放入设定好的环形非闭合的槽中（合上带轮的同时形成槽），另外，销钉插入不同的孔（孔的内径略大于销钉直径）中，可以获得不同的弹簧压缩量，从而获得一定的预张力，这个力使得左边的带轮具有回转的趋势，带

7、轮可以回转的最大量就是销钉与孔的尺寸差。因此，当带轮和带啮合时，带轮A和B就可以分别紧靠同步带的两个齿面，在正反转的时候分别工作，达到消除间隙，实现高精度传动的目的。（如图一所示）这种装置的最大优点就是零部件少，结构简单，装配方便，但对带轮与轴的配合要求较高，另外，必须保证卡黄和带轮A之间有良好的润滑。在本方案中，弹簧提供的预紧力F=kRθ（1）其中，k为弹簧的弹性系数;R为弹簧弧形卡槽的半径;θ为弹簧被压缩的弧度。在工作中，有效拉力FE=（2）其中：FE为有效拉力，单位为N；P为所传递的功率，单位Kw；v为同步带

8、的速度，单位为m/s。另外又有FE=F1-F2（3）其中：F1为同步带紧边应力，单位为N；F2为同步带松边应力，单位为N。由以上各式可得F1=kRθ+（4）F2=kRθ（5）由此可知，当正转时，主动轮工作，同步带的松边和紧边受力不同，而且和初始弹簧预紧力有关。在给定同步带的强度的情况下，预紧力越大，所能传动的功率越小。当F1达到最大许用应力时，功率P最大。当