针对特殊传动领域对同步带传动寿命、精度和噪声所提出的限制要求,已经成为制约同步带应用和发展的瓶颈问题。人字齿同步带是继直齿和斜齿同步带传动之后,带传动领域新的热点研究课题。人字型排列的带齿,不同于直齿啮合传动机理,是解决制约同步带传动技术瓶颈问题的突破技术和手段。针对同步带与带轮在完全、不完全啮合区存在不同的啮合性能特点,研究拟在提高传动系统性能、协应两种啮合性能的带与轮齿齿形。在此基础上,以现有的研究成果为基础,借助等共轭曲率高阶切触阶啮合理论,推导出了具有传动侧隙小、齿形协同关系友好、齿面接触强度高,接触点邻域间隙3阶无穷小的圆弧齿形作为人字齿同步带传动的法面齿廓模型。利用弹性力学复变函数映射法,建立了法面齿形参数、载荷同带齿应力关系的计算模型,研究了齿形参数对带齿应力的影响,揭示了各参数之间的耦合关系及变化规律,确定了影响带齿应力变化规律的主要参数。建立了带齿与轮齿刚柔耦合接触非线性三维有限元分析模型,研究了螺旋角、侧隙、带轮结构对带齿、强力层的应力和变形影响规律,确定了重要的影响参数。建立了新齿廓人字齿同步带在完全和不完全啮合区啮合传动三维数学仿真模型,研究了齿形、节距差、螺旋角等参数对啮合传动干涉影响,揭示了齿廓干涉形貌与各参数关系,优选了传动结构及齿形参数。开展了新齿廓人字齿同步带、带轮关键制造技术研究。针对模具、带轮新齿形曲面的性能,建立了带轮刀具-带轮和带齿-刀具-模具二次包络的设计体系,研究了曲面包络过程中啮合界限线、根切界限线、瞬时接触线、二次接触、包络齿廓曲面形成等特点,揭示了切削中产生振动的原因并提供了消除振动方法,制备了带轮和样带。开展了新齿廓人字齿同步带与同端面齿形的直齿同步带的传动误差、噪声、带齿疲劳磨损性能对比研究。建立了基于直齿同步带多边形效应的几何关系传动模型,研究了多边形效应对传动系统啮入、啮出端速度波动误差的影响。建立了新齿廓人字齿同步带具有爬齿特征的动态传动误差模型,研究了带宽、螺旋角、带轮齿数对传动误差的影响,揭示了人字齿传动精度高的机理,螺旋率是降低传动误差关键参数,螺旋率等于整数时传动误差最小。通过对台架噪声、疲劳磨损实验的数据采集、分析对比,人字齿比直齿同步带传动更平稳,传动噪声更低(在共振条件下最大降噪11d B),噪声实验数据与国外的斜齿和人字齿同步带作了对比,降噪效果略优。光学显微镜对进行了263h的人字齿、233h的直齿同步带疲劳磨损后齿面观测,人字齿齿面磨损更轻,磨损位置与磨损程度与啮合干涉磨损理论研究结果一致,表明新齿廓人字齿同步带比直齿具有更高的带齿强度。