同步带类型和选择 [设计人员完全指南]。

我们有了正时皮带类型及如何选择"。　注释

同步带选择是机器设计中的一个重要过程。　然而，如何从各种齿形和材料中选择最适合设计要求的同步带类型，是许多机器设计师头疼的问题。

本文面向查找 "同步带类型 "关键字相关信息的机器设计人员，以及准备学习的普通读者，介绍了选择同步带的基本知识，以避免错误和遗憾，具体的选择方法，每种形状的优缺点，以及使用时的注意事项。注意事项包括

正时皮带类型的基本知识

基本齿形类型

决定同步带性能的最重要因素是齿形或 "齿廓"。　这种齿形随着技术的发展而发展、大致分为三类：梯形齿廓、圆弧齿廓和改进的圆弧齿廓，后者是圆弧齿廓的进一步发展。可以做到。

梯形齿廓，顾名思义，具有梯形齿的横截面，是自古以来使用的最基本形状。　而弧形齿廓则具有圆形齿，是为了平稳地传递较大的力而开发的。　改进型圆弧齿形是最先进的齿形，它的出现是为了进一步扩大圆弧齿形的优势，实现更高的精度和性能。

因此、每种齿形都有自己的背景和开发目的，并具有不同的性能特点。　因此，选择同步带的第一步是了解这些基本齿形类型及其大致特征。

对于标准中定义的齿形

在许多设计情况下，来自不同制造商的组件会组合使用。　在这种情况下，为了确保零件的互换性，JIS（日本工业标准）和 ISO（国际标准化组织）对一些同步带齿形进行了标准化。

为什么会有这么多不同类型的牙齿？

存在这么多齿痕的原因、因为随着时间的推移，使用同步带的机器和设备对性能的要求越来越复杂和多样化。　是

早期同步带的主要目的只是 "无打滑地传输动力"，这就是梯形齿廓产生的原因。　然而，随着工业机械变得越来越强大，对 "更多动力传输 "的需求也随之增加。　为了满足这一需求开发 "圆弧齿廓 "是为了解决梯形齿廓的应力集中问题。

此外，随着工厂自动化（FA）和机器人技术的发展、对高扭矩和高精度的要求越来越高："更快、更精确的定位"。　为了解决这一问题，"改进型圆弧齿廓 "也结合了齿轮理论。

因此，皮带的历史就是一部不断挑战新技术问题的历史，如 "更高的扭矩"、"更高的精度"、"更高的速度 "和 "更低的噪音"。　此外每家皮带制造商都开发了自己的高性能齿形，以区别于竞争对手，这也导致了皮带类型的多样化。

主要 JIS/ISO 标准齿形一览表

官方标准中规定的齿形主要是广泛使用的基本形状。　这在一定程度上确保了不同制造商之间的互换性，并允许更大的设计自由度。

然而为谨慎起见，这些标准仅涵盖基本尺寸和形状。　下面介绍的制造商自己的高性能齿形等并不一定符合这些官方标准。

因此在通用设计中使用标准产品，在要求最高性能的情况下考虑制造商自己的产品系列，这两者之间可以有所区别。

梯形齿廓，定位精度极高

梯形齿廓是正时皮带最经典的形式，也是该系统的主要特点是 "小反冲"。　间隙是指皮带和滑轮齿啮合时的 "间隙 "或 "间隙"，间隙越小，定位越精确。

梯形齿廓的优点

梯形齿条可以设计成间隙非常小的形状，因为齿条和滑轮槽是线性啮合的。　正因为这一特点，多年来，梯形齿一直被应用于对精度要求较高的场合，如要求精确定位的轻载输送设备和办公自动化设备的驱动装置。相对较低的成本和良好的可用性是另一大优势。　是

梯形齿廓的缺点

另一方面梯形齿廓也有一个弱点。　也就是说，它们容易受到高负荷和高速运转的影响下面列出了最常见的原因。　由于齿的线性几何形状，当施加大的力时，应力往往集中在齿根的尖锐边缘。　这种应力集中会导致皮带加速磨损，在最坏的情况下，会导致齿的剪切失效（崩裂）。　因此可能不适合需要高扭矩的应用或高速运转的设备。

弧形齿廓可实现高负荷传输

开发弧形齿廓是为了解决梯形齿廓的应力集中问题，并更有效地传递较大的力。　顾名思义，这种牙齿的特点是横截面呈平滑弧形。

圆弧齿形的优点

这种圆形可将与滑轮啮合的力分散到更大的齿面。应力集中得到缓解，因此可传递的扭矩明显高于梯形齿。　的确如此。　此外，还因为牙齿的深度更大、跳齿 "现象也不太可能发生，即在高负荷下，轮齿克服滑轮槽。　因为啮合平滑、与梯形齿廓相比，另一个优点是运行更安静。下列人员被列为 .

圆弧齿形的缺点

然而，这种更高的性能是需要权衡的。　为了使圆齿能顺利地进出圆槽，在结构上需要比梯形齿廓更大的间隙（间隙）。　这种间隙与由于反向间隙增大，标准圆弧齿形可能无法提供与梯形齿形一样精确的定位精度。　为了解决这个问题，我们开发了下文所述的 "高性能弧齿轮廓"。以下是结果摘要。

主要制造商及其名称说明。

除了 JIS 和其他标准化同步带之外，主要的同步带制造商还向市场推出了许多利用自身技术开发的高性能产品系列。在阅读产品目录和技术文件时，设计师必须了解哪个名称对应哪个齿形，这一点非常重要。是

本节概述了典型的制造商及其产品名称。

这些高性能系列往往比标准齿形更昂贵，但却是满足更苛刻设计要求（高扭矩、高精度、紧凑等）的有力选择。　情况将会如此。

按应用划分的同步带类型

高扭矩皮带选择点

在设计中，能够可靠地传递较大的力，即如果 "高扭矩传输能力 "是首要考虑因素，那么同步带类型的选择范围自然会缩小。　在这种情况下，选择的关键在于选择最合适的弧形齿形同步带　是

第一种基本选择是标准弧齿形皮带，如 Mitsuboshi Belting 的 Super Torque 或 Bando Chemical 的 STS。与梯形齿廓相比，这种齿廓能传递更大的扭矩，已被广泛应用于各种工业机械中，是兼顾成本和性能的最佳选择。　可以说

如果需要进一步缩小设备尺寸或增加功率，不同制造商开发的高性能弧齿轮廓系列是很好的选择。　例如 Bando Chemical 的 HP-STS 和 Gates Unitta Asia 的 Power Grip GT。　这些产品通过优化弧齿的几何形状和组成材料，使其传输能力超过了标准圆弧齿型材。

此外，低速、高负荷区域需要考虑使用特殊的皮带，以承受极高的扭矩，而这些扭矩以前只能由金属链条承受。Gates Unitta Asia 的 PolyChain GT 是一种解决方案，它的主体采用高强度聚氨酯，芯线采用低拉伸碳，可提供与金属链相媲美的传动能力，且无需润滑、噪音低。

如何选择何时减少反冲力

在机器设计中，当需要精确的定位精度时，最大限度地减少皮带和滑轮之间啮合的 "反向间隙"（间隙）是极其重要的。如果要减少反向间隙，在选择皮带时要考虑两个主要方向。

第一种选择是经典而可靠的 "梯形齿状"。就是这样。　如上所述，梯形齿几何结构的固有特征是反向间隙小，因为可以从结构上减小齿与滑轮槽之间的间隙。因此，当需要传输的扭矩不是很大，并且需要在保证高定位精度的同时降低成本时，梯形齿仍然是一个非常可行的选择。

第二种选择是更现代的 "高性能弧齿轮廓就是这样。　　标准圆弧齿形的缺点是反向间隙大，但最新的齿形，如盖茨 Unitta 亚洲公司的 Power Grip GT 系列，采用了一种称为渐开线曲线的啮合理论。　这在保持平滑啮合的同时、成功地将反向间隙降低到与梯形齿几何形状相当甚至更低的水平新设计有多种齿形可供选择。　　当对高扭矩传输和高精度有严格要求时，这种高性能的圆弧齿形是完美的解决方案。

制造商之间是否兼容？

组件兼容性是设计人员非常关心的一个问题，因为它直接关系到成本和交货时间。　那么，在同步带方面，不同制造商的产品是否可以互换？

这个问题的答案是存在基本兼容性，但无法保证完全性能情况将会如此。

例如，Mitsuboshi Belting 的 S8M 和 Bando Chemical 的 S8M 都具有符合 JIS 标准的间距为 8 毫米的弧形齿廓（S 齿廓）。　因此，在 Mitsuboshi 的 S8M 滑轮上安装 Bando 的 S8M 皮带在物理上是可行的。　但是，将其视为 "完全兼容 "还为时过早。　这是因为，即使节距和基本齿形相同，每个制造商在齿深、齿布材料和表面处理、芯线类型和张力强度等细节方面的规格可能略有不同。

这些细微差别是将不同制造商生产的皮带和滑轮组合在一起可能会导致噪音增大、异常磨损、无法实现预期的传输能力和定位精度等问题。

摘自上文、为了从系统中获得 1001 TP3T 性能并确保长期可靠性，强烈建议使用同一制造商的产品来统一皮带和滑轮，特别是在要求高负荷和高精度的关键设备中。

根据设计要求的选择方法是什么？

为了选择最佳的同步带，必须确定自己设计中最优先考虑的问题。　这是因为每种齿形都有自己的优缺点，不存在能满足所有最高要求的万能皮带。

本节总结了根据设计优先级进行选择的方法。

因此，第一步是确定在 "扭矩"、"精度"、"速度 "和 "成本 "等项目上，哪些条件是绝对不能商量的。例如，如果精度是重中之重，候选齿形就会缩小到高性能的圆形或梯形齿形，然后再加上扭矩和成本条件，从中选择最终的齿形，这是一种有效的方法。就是这样。　这个过程将帮助您从众多选项中找到最符合自己设计的正时皮带。

避免失败的选择注意事项

了解同步带的齿形和基本性能、为了避免在实际设计中出现错误，有必要了解一些不太可能出现在目录规格表中的实际考虑因素。忽视这些要点可能会导致意想不到的问题。

检查运行环境

首先，必须详细确定皮带的使用环境。　例如，工作温度范围就是一个重要因素。　标准橡胶带一般用于 -30°C 至 80°C 的工作温度，但在超过这一温度的高温环境中，必须选择特殊的耐热带。　在使用切削油的环境中，可以选用耐油性能优异的聚氨酯传送带；在使用水的环境中，不仅传送带要采取防锈措施，滑轮也要采取防锈措施。

滑轮直径和张力管理

下一步是检查机械限制。在设计紧凑型设备时，很容易使用较小的皮带轮，但每种皮带都有推荐的最小皮带轮直径（或最小齿数）。

使用小于此尺寸的带轮会导致严重的皮带挠曲疲劳，并大大缩短皮带的使用寿命。皮带张力管理也是决定使用寿命的一个重要因素。　如果皮带张力过大，轴和轴承就会过载，而张力过小则会导致跳齿和打滑。根据制造商的建议设置适当的初始张力，并定期检查，这对保持性能稳定至关重要。

参考：主要皮带类型和最小允许滑轮齿数

下表列出了每种典型皮带的最小允许齿数和参考滑轮直径。

来源：Misumi 技术信息

以上数字只是一个例子。在实际设计中，请务必查看所用皮带制造商提供的最新产品目录或技术文件中推荐的最小滑轮直径（或齿数）。

如何选择最佳同步带类型

本文从多方面概述了选择同步带所需的知识。　最后，以要点形式总结了选择最合适的同步带类型的要点。

• 同步带齿形大致分为梯形和圆形两种。
• 梯形齿廓的反向间隙小，非常适合高精度定位。
• 由于应力分散效应，圆形齿廓能很好地传递高扭矩。
• 高性能弧齿轮廓结合了高扭矩和高精度的矛盾要求。
• JIS 和 ISO 等官方标准保证了制造商之间的基本兼容性。
• 不过，不同的制造商可能会有不同的细节规格，因此可能无法实现全部性能。
• 为获得最佳性能和可靠性，皮带和皮带轮应由同一制造商生产。
• 如果高扭矩传输是重中之重，那么弧形齿廓，尤其是高性能型弧形齿廓，就是首选。
• 如果精确定位是重中之重，可选择梯形齿或高性能弧形齿。
• 如果对成本和可用性有较高要求，标准梯形齿和弧形齿则更具优势。
• Gates Unitta Asia、Mitsuboshi Belting 和 Bando Chemical 是主要制造商。
• 每个制造商都有自己的高性能系列商标。
• 选择适合工作环境（如温度、油和水）的材料非常重要
• 皮带轮直径的设计不应低于皮带推荐的最小允许值。
• 正确的张力管理是最大限度延长皮带使用寿命和提高性能的关键。

上图