针对GB/T 10414-2017 《同步带传动汽车同步带轮》标准中没有提供RU型和YU型带轮标准刀具齿形参数的问题,对带轮与刀具齿廓齿形之间共轭谐应关系进行了研究。基于啮合原理,对带轮齿廓的共轭刀具齿面进行包络,利用圆弧曲线对包络曲线离散数据进行数学拟合,确定刀具齿廓数学模型;其次,通过刀具对带轮的二次包络过程发现,加工带轮齿廓齿顶处存在根切。通过带轮根切机理研究,揭示了刀具曲面存在奇异点的原因,提出消除刀具齿廓曲线奇异点的齿廓模型,基于带轮齿廓齿形误差在标准公差范围内,对刀具齿廓参数再设计。

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。