[发明专利]偏心圆—傅里叶非圆—非圆三轮同步带传动设计方法

说明书

本发明公开了一种偏心圆—傅里叶非圆—非圆三轮同步带传动设计方法。本发明的主动轮是偏心圆同步带轮；从动轮是傅里叶非圆同步带轮；张紧轮是非圆同步带轮，它起到实时补偿主动轮、从动轮传动过程中带来的同步带松弛量变化。本发明首先建立同步带主从动轮的节曲线方程，并利用切极坐标理论计算主从动同步带轮传动比；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。本发明为实现大中心距的非匀速直接精确传动提供一种新传动机构和新方法，同时满足非匀速传动和实时张紧的要求。

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偏心圆—傅里叶非圆—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偏心圆—傅里叶非圆—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。该设计方法首先建立同步带主从动轮的节曲线方程，并利用切极坐标理论计算主从动同步带轮传动比；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、根据传动规律确定偏心圆主动同步带轮节曲线与傅里叶非圆从动同步带轮节曲线方程；

偏心圆主动同步带轮轮为匀速转动的输入构件，其切极坐标方程：

p₁＝r₁+e₁×cos(θ₁) (1)

s₁＝2π×r₁ (2)

式中，p₁为偏心圆主动同步带轮节曲线的切径，θ₁为p₁到动坐标系x₁o₁y₁中x₁轴的切角，e₁为偏心圆主动同步带轮节曲线的偏心距，r₁为偏心圆主动同步带轮节曲线半径，s₁为偏心圆主动同步带轮节曲线周长。

傅里叶非圆从动同步带轮为输出轮，傅里叶非圆从动同步带轮节曲线切极坐标方程为：