基于多体动力学软件RecurDyn,建立新型、RU型和ZA型人字齿同步带传动的虚拟样机模型,并进行了刚柔耦合运动建模及动态仿真。在相同条件下,针对3种齿形人字齿同步带,在完全啮合区进行了带强力层和带齿的应力分布云图及齿根特殊点应力分布规律研究,以及在带运动循环周期内特殊点应力变化规律研究。在带传动性能方面,研究了带横向振动和张力波动规律以及从动带轮角速度变化规律。结果表明,新型人字齿同步带带齿受载应力更小,承载能力最强,带横向振动、张力波动以及从动轮转速波动的幅值最低,表明新型人字齿同步带与带轮的齿廓齿形具有良好的啮合传动性能和运动平稳性,传动精度高。

基于等共轭曲率高阶接触啮合理论,建立新型人字齿同步带和带传动三维模型,并利用非线性有限元分析软件对一对完全啮合状态的新型人字齿同步带与带轮进行应力与变形分析,研究了螺旋角、侧隙、带轮结构参数对带齿、强力层应力和变形影响变化规律;优化具有高综合承载能力新型人字齿同步带的结构参数。通过实验室台架疲劳寿命实验,证明新型人字齿同步带比同齿廓的直齿同步带疲劳寿命更长。