同步带和轮选型

同步带传动属于皮带传动，但是改进了传统皮带传动无法保持严格的传动比的打滑问题，传统皮带传动依靠皮带和皮带轮张紧时产生的摩擦力传输动力，但是从动轮遇到障碍或超载荷时，皮带会在皮带轮产生滑动。

解决打滑问题的方法是借鉴链条传动，在皮带内周以及皮带轮外周加工齿牙，皮带齿牙与带轮齿槽啮合，就可确保传动过程中皮带与带轮间无相对滑动，确保传动比稳定精准，速度同步。

1. 同步带材料

同步带按材质分可以分为，聚氨酯（即 PU）材质和橡胶材质两种。

聚氨酯同步带主要由热塑聚氨酯制成，具有较高抗磨损能力，这类同步带以尼龙线或钢丝作为抗拉层，所以同步带较硬，适合高负载传动。

橡胶同步带主要由氯丁橡胶制成，抗龟裂能力更好，这类同步带以玻璃纤维作为抗拉层，所以橡胶同步带相比聚氨酯同步带更柔软，易弯折。

2. 同步带齿形

对于齿形本质上只要皮带和带轮两者的齿牙可以完整啮合，加工任何的形状的齿牙都可以，区别在于齿牙承受负载能力，和传动精度的影响，所以目前行业常用的只有 “梯形齿” 和 “圆弧齿” 两种。

(1) 梯形齿同步带可传动的扭矩大（负载大），适用于低精度传动和低速传动。

(2) 圆弧齿同步带多边形效应小，提供更平滑的过渡，减少振动和冲击，带与轮两者啮合更紧密所以传动精度高，适合传动比较小，高速，高精度的传动系统。

在实际应用中根据你的系统特点（传动的负载大小，转速以及精度）来选择具体的齿形，注意：不是凭借喜好来决定的（所以厂商会给我们提供选型工具，让你输入转速，负载功率等参数，然后会判断出你的系统该使用什么样的齿形）。

3. 节距和节线

节距：同步带在额定的张紧力下，将两条齿牙间隔中心线之间的直线距离称为 “节距”（也叫 “齿距”），如图中的 P，节距越大，齿牙的宽度越大，能够传递的扭矩越大（即承载能力越大）。

节线：当同步带垂直其底边弯曲时，能够在同步带中保持原长不变的任意一条周线，称为 “节线”，如上图的虚线环形线。由于节线是沿同步带的一条闭合环形线，所以通常用 “节线长” 来表示同步带的长度（即周长，也叫同步带 “公称长度”）。

4. 同步带带宽

同步带 “带宽” 指的是同步带的截面宽度，带宽越宽同步带能够传递的负载越大。在传动设计时根据实际传递功率，负载类型，传动机构空间选择/定制合适宽度的同步带，并预留少量的余量，避免同步带太窄而带负载能力弱，太宽而冗余浪费。

5. 同步带型号

行业按照不同的同步带齿形制定了不同的系列，梯形齿系列，圆弧齿系列。每个系列按照节距的不同，设定了不同的型号名称，注意：同步带在型号命名上和 “节距” 有一定的相关性，所以也可以作为节距代号。

5.1 梯形齿

梯形齿同步带根据节距不同制定了 MXL（最轻型），XXL（超轻型），XL（特轻型），L（轻型），H（重型），XH（特重型），XXH（超重型） 七个型号，注意没有 MXH（最重型）。

由于部分特殊非标准的应用场合，半导体生产设备，梯形齿还有部分特殊节距型号 T2.5，T5，T10，T20。其中数字部分表示该型号对应的节距，单位为 mm，例如 T10 对应节距为 10mm 。特殊节距不太常用，了解即可。

5.2 圆弧齿

圆弧齿齿同步带根据节距的不同制定了 3M，5M，8M，14M，20M 五个型号。其中数字部分表示该型号对应的节距，单位为 mm，例如 5M 对应节距为 5mm 。

圆弧齿同步带还为部分高扭矩的应用场合制定了 S2M，S3M，S5M，S8M，S14M 五个型号。其中数字部分表示该型号对应的节距，单位为 mm，例如 S3M 对应节距为 3mm。

6. 同步带参数

梯形齿和圆弧齿同步带相关的参数很多，对于同步带的定制选型通常只用到以上几个规格参数，其余规格参数了解即可，行业根据这些规格参数制定了一系列的尺寸规格标准，并且将尺寸编排成系列化的型号。

对于参数的理解，以更常用的梯形齿的参数内容为例进行分析，当然理解思路上也适用于圆弧齿同步带。

6.1 带节距

型号不同节距不同，每个型号都有相应节距的实际尺寸， 下图是型号与节距的对应关系表，注意：对于选型只要查看节距部分，节线差部分制造商才需要考虑。

6.2 齿规格

型号不同齿牙的实际尺寸不同，每个型号都有相应齿牙的实际尺寸， 下图是型号与齿牙实际尺寸的对应关系表，注意：对于选型只要查看齿高部分，其余部分通常制造商才需要考虑。

6.3 节线长

同步带带长（节线长）与两同步带轮之间的轴距以及同步带轮直径是密切相关的（强关联关系）而轴距根据设备安装方式的不同而不同，所以同步带节线长一般需要根据实际安装的轴距向制造商 “定制”。

当然制造商也提供了大量的比较通用的带长（节线长），如果在传动上对轴距没有严格要求的话可以选择这些比较通用的带长（但是最终需要调整你的轴距，以适配选择的带长）。

通用带长（节线长）用长度代号表示，下图为长度代号与实际节线长的对应关系，注意：只要看节线长 Lp 部分，其余部分通常制造商才需要考虑。

带长（节线长）根据型号被分别划分为两个关系表，其中 MXL，XXL 型号共用一个关系表，而 XL，L，H，XH，XXH 型号共用另一个关系表。

型号 MXL，XXL 长度代号与实际节线长的对应关系

型号 XL，L，H，XH，XXH 长度代号与实际节线长的对应关系

注意：上方的对应关系均只列出部分，例如从下图可以看到长度代号最大可达到 1800，代表最大的实际长度为 4572 mm。

更多可查看制造商的产品手册，找到自己需要的实际长度，然后找到对应的长度代号去定位出具体的型号。

6.4 带高

实际上确定同步带型号（即节距代号）之后，“带高” 也将确定，所以通常不考虑带高对传动设计的影响。下图是型号与带高的对应关系表，我们仅通过该表了解所选型号对应的 “带高” 尺寸，通常不用于选型计算，了解即可。

注意：这里只要了解 “带高” 部分即可，其余极限偏差通常制造商才需要考虑。

6.5 总结

为了方便从海量的型号中锁定具体的型号，将常将实际参数以代号表示（长度代号，型号，宽度代号），并且将这些代号拼接起来作为同步带的唯一的标记。

例如：标记 980MXL200，其中 980 为长度代号，表示实际带长为 2489.2mm，其中 MXL 为型号，表示节距为 2.032mm，200 为宽度代号，表示实际宽度为 50.8mm。

7. 带轮匹配

怎么选择出可以和同步带配合（完整啮合）传动的同步带轮？实际上同步带轮与同步带强关联的参数只有三个，即齿形，节距（齿距）和带宽（同步带宽度）。所以选择同步带轮时只要选择与同步带相同的 “齿形”，“节距” 与 “带宽” 即可。

还有一点需要注意的是同步带轮的直径，同步带轮的直径受两部分因素影响 (1) 同步带的最小弯曲直径（柔韧度），决定能够选择的最小同步带轮直径（即最少齿数），(2) 传动比。

8. 选型流程分析

选择合适的同步带对传动系统，以预定的目标，稳定持续的工作至关重要。所以同步带选型前应该先根据传动系统的预定参数计算出符合传动系统的同步带参数，最后选择贴近计算结果的同步带。

8.1 整理参数

计算开始前先整理需要用于计算的参数，参数一般是你设计的传递系统可以满足预定目标工作的预定参数，这些参数包含以下几种。

(1) 传递功率，主动轮功率，同步带功率传递能力与其尺寸，材料和设计有关。

(2) 轴转速，较高的转速可能会增加同步带的磨损和噪音。

(3) 传动比，即主动轮与从动轮转速之比，影响同步带齿数，节距的选择。

(4) 传动用途，决定其需要满足的性能指标，例如精度，可靠性，噪音水平等。

(5) 负载类型，例如恒定负载，冲击负载，不同负载对同步带强度有不同的要求。

(6) 带轮中心距，不同的同步带轮中心距决定同步带的节线长（带长）的选择。

8.2 带型选择

在选择同步带和同步带轮的时候，先从同步带的选择开始。将预定的转速和主动轮功率代入到 “功率-转速” 关系表中，定位出传动功率与主轴转速交叉点的同步带型号，该型号就是传动系统实际适用的型号。

“功率-转速” 关系表一般是行业根据经验总结出的相关的定律，功率一般指主轴电机功率，额定 12V，3A 的电机则传动功率为 36W，当传动转速为 1000RPM 时，应该选择 XL 型同步带，有了带型就可以得到节距（齿距）参数。

8.3 确定带轮齿数

实际上两个同步带轮直径（即节圆直径）可任意选择，只要同步带轮在符合传动空间，或满足预定传动比的条件下即可。

然而确定两个带轮节圆直径后，实际上还没有完，实际上在同步带轮规格分类上都依据 “齿数” （一周的齿数）进行划分，所以无论如何我们都需要把 “节圆直径” 转化为 “带轮齿数” 作为实际选型依据，所以还需要将节圆直径转化为 “带轮齿数”。

首先计算出节圆周长，很简单

$$C=\pi \times Dp(Dp为节圆直径)$$

在依据同步带节距计算出齿数，注意齿数需要取整。

$$z=\frac{C}{P}(其中P为节距)$$

还有一种办法是不管节圆直径，直接确定两个带轮齿数，方法是直接查看所选型号的同步带 “最小允许齿数”，然后小带轮选择最小允许齿数即可，而大带轮选择齿数 最小允许齿数 X 传动比。

得到齿数后需要与同步带 “最小允许齿数” 进行对比，齿数大于等于同步带的最小允许齿数，如果小于最小允许齿数则选择最小允许齿数。

还有一种办法是直接将你确定的带轮节圆直径与同步带 “最小弯曲直径” 进行对比

同样不能过小，过小容易造成同步带弯曲应力变大，造成疲劳损坏。

8.4 计算节线长度

确定好了两个带轮的直径 $D_p$ 和 $d_p$ 以及两个带轮的轴心距 $C$ 之后，就可以利用下方公式计算出匹配的同步带带长（即同步带节线长）$L$。

$$L=2C+\pi (Dp+dp)/2+\frac{(Dp-dp{)}^2}{4C}$$

(1) $2C$ 这部分表示两带轮中心距的两倍，它反映了带轮之间直线段的长度。

(2) $\pi (Dp+dp)/2$ 这部分表示两带轮的各自周长一半的和。

(3) $\frac{(Dp-dp{)}^2}{4C}$ 这部分表示修正项，这个修正项考虑了带轮直径差异导致的包角部分对同步带长度的影响，用于补偿由于带轮直径不同而引起的额外长度。

8.5 确定实际轴心距

查看制造商的产品手册，找到接近上一步计算节线长 $L$ 的指定带型的标准长度，同时记下对应的长度代号方便购买。

下一步是需要微调我们确定的中心距，虽然我们在设计时已经确定过轴心距，但是实际标准同步带带长（节线长）不完全等于我们预期的带长，所以导致轴心距需要稍微调整，轴心距计算公式如下。

$$\begin{gathered} C=\frac{B+\sqrt{B^2-2(Dp-dp{)}^2}}{4} \\ B=L-\frac{\pi (Dp-dp)}{2} \end{gathered}$$

其中输入两个带轮的直径 $D_p$ 和 $d_p$ 以及标准同步带带长（即同步带节线长）$L$，即可计算出微调后的轴心距 $C$。

8.6 确定带宽

宽度是决定功率传递的重要参数，宽度越大，传输功率越大，按照传递功率和空间选择，同步带的宽度需要与带轮的宽度匹配，所以这一步确定同步带宽度的同时也可以确定同步带轮的槽宽。

详细查看：

https://mp.weixin.qq.com/s/X_x1PusdpmulO45akgVnGw

https://mp.weixin.qq.com/s/o9N6KKAXbvkCF_DvkjwB_Q

https://www.mechtool.cn/beltdrive/beltdrive_GBT11361-2018.html

https://zhuanlan.zhihu.com/p/35622792