同步帶,也稱齒形帶正時帶無滑差帶[1]。主要用於汽車引擎上使得各個缸體進排氣時間同步。正時帶通常是橡膠材質,但有壽命限制需定期更換,運轉中斷裂時會使得活塞撞擊到提升閥導致引擎受損,因此一些引擎同步帶以金屬鏈條取代橡膠皮帶。

一條同步帶
降低帶輪並拆除附件後,露出Nissan RB30E Engine上的發動機正時皮帶

傳動

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與常見的普通V帶平帶帶傳動方式相似,同步帶是一種撓性傳動形式。

V帶、平帶等傳統帶傳動方式完全依賴摩擦力傳遞力,其不可避免的有相對滑動,會導致其實際減速比高於理論減速比,且會隨載荷變化而變化,無法精確的傳導運動。與之不同,同步帶的工作面具有齒形,與帶輪的齒槽嚙合傳動,並由帶的抗拉層承受負載以保持其節線長度不變,故帶與帶輪間沒有相對滑動,主、從動輪間可以保持同步傳動。由於其主要依賴齒面正壓力傳遞力,故其帶輪尺寸、中心距可以減小,速比可達10,傳動效率可達99.5%,帶速可達50m/s。 [2]

由於同步帶的這些特徵,它不僅可以用來傳遞運動功率,也常用於伺服機構中,進行機構的定位[1]

同步帶結構

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同步帶帶體可以分為四個主要部分:膠層,包布層,帶齒層和強力層[1]

強力層

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強力層由抗拉的繩,通常是表面處理過的玻璃纖維聚芳酰胺纖維繩構成。本層是主要承受負載的部分。

帶齒層

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帶齒層是同步帶與帶輪接觸的部分,其齒形必須準確、不易變形才能起到精確傳遞運動的功能。其齒根線大致處於節線的位置,保證彎曲時無周節變化。

包布層

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包布層包裹在整個帶齒層上,起到保護、防開裂的作用。

膠層

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膠層也稱帶背,它的主要功能是將強力層的抗拉材料粘在帶的節線位置,並保護抗拉材料。

分類

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按照齒形進行分類,同步帶主要分為梯形齒圓弧齒兩大類。與齒輪傳動相對應,前者的帶輪齒形為漸開線(簡單的也可以採用梯形齒形),而後者則對應圓弧齒形。

目前,梯形齒同步帶的發展較成熟,已有ISO 5296:1982、GB/T 11616-1989等標準規定其標準尺寸[3]。而圓弧齒的性能較優良,可以傳遞更大的扭矩。

按照齒的方向進行分類,可以分為單面齒、雙面齒;其中,雙面齒又分為A、B兩種類型,前者兩面的齒對稱排布,而後者兩面齒交錯排布。

規格

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同步帶的尺寸規格包括帶的節距,帶齒的參數,帶長、帶寬、帶高等。

其中,帶的節距與齒輪相似,大致可分為周節制模數制和特殊節距三大類。周節制是以英制節距 為基準,分為從MXL到XXH七種。而模數制則是以公制模數 為準,有1、1.5、2mm等。目前,在中國大陸,模數制已漸漸為周節制所取代[1]。特殊節距同步帶則有T2.5、T5、T10、T20等,其節距分別為2.5、5、10、20mm。

GB/T 11616-1989中同步帶的節距[3]
節距種類 節距/英寸 節距/mm
MXL 0.080 2.032
XXL 0.125 3.175
XL 0.200 5.080
L 0.375 9.525
H 0.500 12.700
XH 0.875 22.225
XXH 1.250 31.75


參考文獻

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 羅善明 余以道 郭迎福 諸世敏. 带传动理论与新型带传动. 北京: 國防工業出版社. 2006: 114–117. ISBN 7-118-04340-0. 
  2. ^ 常德功 樊智敏 孟兆明. 带传动和链传动设计手册. 北京: 化學工業出版社. 2009: 76. ISBN 978-7-122-06517-9. 
  3. ^ 3.0 3.1 GB/T 11616-1989 同步带尺寸. 上海膠帶廠. 中國石油和化學工業協會. 1989-08-30 [2011-06-28]. (原始內容存檔於2021-01-16).