[发明专利]圆—自由非圆—非圆三轮同步带传动设计方法

说明书

本发明公开了圆—自由非圆—非圆三轮同步带传动设计方法。本发明首先利用切极坐标理论计算，根据给定主从动轮传动比，建立同步带主从动轮的节曲线方程；然后计算同步带的周长，根据同步带周长松弛量变化通过迭代算法得到非圆张紧同步带轮节曲线。本发明的张紧轮为自由节曲线的非圆同步带轮，可以实时补偿圆型主动同步带轮和自由非圆从动同步带轮传动过程中产生的带松弛变化量，克服传统两轮式非圆带传动不能同时满足非匀速传动和实时张紧问题。本发明从动轮节曲线为自由非圆节曲线，不受特定曲线形式的约束，设计灵活，可以满足传动比变化更自由的大中心距非匀速传动。

技术领域

本发明涉及一种非圆同步带传动的设计方法，具体涉及一种变松弛量自补偿的圆—自由非圆—非圆三轮同步带传动设计方法。

背景技术

传动机构改变了输入输出构件的运动形式和速度，以满足不同工作环境要求，其中非匀速传动机构占据非常重要地位，常见的有连杆机构、凸轮机构、非圆齿轮机构等。相对于连杆机构和凸轮机构，非圆齿轮机构具有结构紧凑、传动平稳、传递功率较大、容易实现动平衡等优点，因此已成功应用于加工机床、自动机械、运输、仪器仪表、泵类、流量计、纺织机械和农业机械上。但是非圆齿轮传动只适合用于中心距较小、润滑方便的非匀速传动场合，因此适合于大中心距、润滑不方便和低制造成本场合的非圆挠性件(带/链)传动应运而生。其中非圆链传动的多边形效应明显，因此在对非匀速传动比变化规律有严格要求时就受到限制；同时普通的摩擦式带传动由于弹性滑动而不能保证准确的传动比规律。

目前的非圆带(链)传动，都只有2个非圆的带(链)轮——主动轮和从动轮，在传动过程中由于其节曲线是非圆，带(链)的松弛量是实时变化的，因此就不能同时保证工作所要求的非匀速传动比变化规律和带(链)的实时张紧。实际应用中为了补偿在传动中带(链)的松弛量变化，通过附加弹簧以实现张紧，由于在一个运动周期中其张紧力是变化的，而且随着非匀速特性的加剧张紧力的变化幅度越大，这样反过来会影响非匀速传动的精度，并且动力学特性变差；因此在实际工程中，非圆带(链)传动很少应用于精确的负载高速传动场合。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提出一种变松弛量自补偿的圆—自由非圆—非圆三轮同步带传动设计方法，为非圆同步带轮在实际应用中提供了一整套完善的设计理论基础，实现大中心距之间的非匀速直接精确传动。该设计方法首先利用切极坐标理论计算，根据给定主从动轮传动比，建立同步带主从动轮的节曲线方程；然后计算同步带的周长，根据同步带周长松弛量变化通过迭代方法计算非圆张紧同步带轮节曲线的各项参数。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

本发明的具体步骤如下：

步骤一、圆型主动同步带轮为匀速转动的输入构件，切极坐标方程为：

p₁＝r (1)

s＝2π×r (2)

式中，p₁为圆型主动同步带轮节曲线的切径，r为圆型主动同步带轮节曲线的半径，s为圆型主动同步带轮节曲线的周长。

步骤二、计算自由非圆从动同步带轮节曲线方程；

确定圆型主动同步带轮节曲线与自由非圆从动同步带轮节曲线转角关系：

式中，为圆型主动同步带轮节曲线的动坐标系x₁o₁y₁中x₁轴到静坐标系xo₁y中x轴的转角，为自由非圆从动同步带轮节曲线的动坐标系x₂o₂y₂中x₂轴到静坐标系xo₁y中x轴的转角，i₁₂为给定的圆型主动同步带轮与自由非圆从动同步带轮传动比；