MITSUBOSHI同步带及同步带轮滚刀的设计方法

同步带轮的齿形及同步带轮滚刀的设计方法

目的：研究分析梯形齿同步带轮，圆弧齿同步带轮的结构，对传动的有什么影响，同步带轮的齿形如何设计，滚刀的设计及同步带轮齿形设计计算公式。

问题关键点：同步带轮齿形，同步带轮滚刀齿形，同步带轮设计，同步带轮计算分析

同步带轮及同步带目前在自动化设备领域已经普遍推广使用了，同步带传动使用范围***广，综合了所有胶带类传动的优点，不管是广东珠三角的轻工业，还是北方的重工业，都能选到型，同步带规格上万种，同步带在食品加工机械，玻璃机械，陶瓷机械，数控机械，农机等领域都普遍性应用，还包括一些比较旧的机械都在将原有的三角带传动改为如今的同步带配同步带轮来传动，国际上普遍上都是用英制的同步带轮配同步带来传动，而我国一般采用的是模数制同步带来传动，就目前工程师在选型时基本都是参照国际标准来设计的，就国标模数制同步带在国内显能就没推广好，使用率不高，绝大部分同步带轮及同步带加工厂跟本就没有模数制的刀具及模具，就目前比较流行使用的几种齿有STPD型的高扭矩同步带轮、AT型的同步带轮、HTD型的全圆弧齿同步带轮，还有在机械手上用得比较多的RPP型同步带轮。

以上我们是先了解同步带轮的使用状况，现在我们来谈下节距制同步带轮齿形尺寸以及滚刀设计，同步带轮齿形设计是依据同步带轮滚的设计需求再定同步带轮的齿形尺寸，下面我们一起来分析下同步带轮及同步带轮滚刀的一种设计方法。

图1 同步带轮基本参数

图2 齿条刀齿形

图3 同步带轮滚刀齿形

1. 同步带轮齿形设计的***要素分析

同步带轮因没有齿轮使用广泛，节距制同步带轮齿形的一些参数的计算和设计并没有成熟的计算程序和公式，对目前国内来说还没有能自主设计比较复杂的齿形，也没有专门的小组来研究，同步带轮齿形的研发是一片空白，同步带轮齿形设计需要跟据传动的工作原理来设计，设计同步带轮齿形先要设计同步带轮的滚刀，只有同步带轮的滚刀可行才能作同步带轮的齿形作进一步设计。

同步带轮的齿形结构见图A，图中的Do是节圆外径，Paa节距，它们是同步带传动的设计基准，其中节距误差直接影响传动的同步性，寿命等，D是带轮的外径，它是同步带传动的工作基准，保证了同步带传动节线和节圆外径相切并纯滚动，2∮为齿形角，Do,D, 2∮在同步带传动有关标准中有具体规定。

图A中的齿顶圆解半径rt影响同步带齿根应力集中的大小，齿根圆角半径rb对于传动的啮合性能有影响，齿厚Sg关系到齿侧间隙，影响齿顶和齿根圆角半径。这些也都没有明确规定Sg,rt,rb,rg的尺寸，它们由滚刀处于上下正确位置下切出的尺寸确定，这些就是同步带轮齿形设计的主要问题之一。

同步带轮的齿形可以是直边齿，也可以是渐开线齿形，鉴于渐开线齿形的加工工艺性较好，国外一般均采用渐开线齿形，虽同是渐开线齿形，但从图A中可以看出，同步带轮的齿形与一般齿轮齿形相比是不同的，同步带轮节圆在齿顶圆外，齿高度明显较小，齿形曲线趋近于直线，这样同步带轮齿开设计的另一个要素就是要计算出在正确的对刀尺寸条件下，同步带轮应切出的正确齿厚尺寸，以保证设计需要的齿厚和齿顶圆角半径，受力深度的合理性，在同步带轮图上应标注出固定弦齿厚测量尺寸，显然，其计算公式不能套用齿轮的计算方法。