同步带及同步带轮在机电一体化的应用原理

为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，通常对机电一体化系统提出以下要求：
(1)高精度 
精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体化产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的机械产品都有很大的提高，因此机电一体化机械系统的高精度是其首要的要求。如果机械系统的精度不能满足要求，则无论机电一体化产品其它系统工作怎样***，也无法完成其预定的机械操作。
(2) 快速响应性 
即要求机械系统从接到指令到开始执行指令指定的任务之间的时间间隔短，这样控制系统才能及时根据机械系统的运行状态信息，下达指令，使其准确地完成任务。
(3) 良好的稳定性 
即要求机械系统的工作性能不受外界环境的影响，抗干扰能力强。
同步带是一种兼有链、齿轮、三角胶带优点的传动零件。由于同步带是一种兼有链、齿轮、三角胶带优点的传动零件，于1940年由美国尤尼罗尔(Unirayal)橡胶公司首先加以开发。1946年辛加公司把同步带用于缝纫机针和缠线管的同步传动上，取得显著效益，并被逐渐引用到其他机械传动上。
1. 分类
(1)．按用途分
(a) 一般工业用同步带传动 即梯形齿同步带传动（图6-1）。它主要用于中、小功率的同步带传动，如各种仪器、计算机、轻工机械中均采用这种同步带传动。
(b) 高转矩同步带传动 又称HTD带(High Torque Drive)或STPD带传动(Super Torque Positive Drive)。由于其齿形呈圆弧状(图6-2)，在我国通称为圆弧齿同步带传动。它主要用于重型机械的传动中，如运输机械(飞机、汽车)、石油机械和机床、发电机等的传动。
(3) 特种规格的同步带传动 这是根据某种机器特殊需要而采用的特种规格同步带传动，如工业缝纫机用的、汽车发动机用的同步带传动。
(4) 特殊用途的同步带传动 即为适应特殊工作环境制造的同步带。
(2). 按规格制度分
(a) 模数制  同步带主要参数是模数m(与齿轮相同)，根据不同的模数数值来确定带的型号及结构参数。在60年代该种规格制度曾应用于日、意、苏等国，后随国际交流的需要，各国同步带规格制度逐渐统一到节距制。目前仅前苏联及东欧各国仍采用模数制。
(2) 节距制  即同步带的主要参数是带齿节距，按节距大小不同，相应带、轮有不同的结构尺寸。该种规格制度目前被列为国际标准。
由于节距制来源于英、美，其计量单位为英制或经换算的公制单位。
(3) DIN米制节距  DIN米制节距是德国同步带传动***标准制定的规格制度。其主要参数为齿节距，但标准节距数值不同于ISO节距制，计量单位为公制。在我国，由于德国进口设备较多，故DIN米制节距同步带在我国也有应用。
2. 同步带传动的优缺点
(1)．工作时无滑动，有准确的传动比
(2)．传动效率高，节能效果好
(3)．传动比范围大，结构紧凑
(4)．维护***方便，运转费用低
(5)．恶劣环境条件下仍能正常工作
3.  同步带的结构和尺寸规格
(1)．同步带结构
同步带一般由承载绳、带齿、带背和包布层组成。
4. 同步带的设计计算
(1)．失效形式和计算准则
同步带传动主要失效形式有：
(a) 承载绳断裂  原因是带型号过小和小带轮直径过小等。
(b) 爬齿和跳齿  原因是同步带传递的圆周力过大、带与带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。
(c) 带齿的磨损  原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的张紧力过大等。
(d) 其他失效方式  带和带轮的制造安装误差引起的带轮棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起的带齿剪切***、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布层脱落等。
在正常的工作条件下，同步带传动的设计准则是在不打滑的条件下，保证同步带的抗拉强度。在灰尘杂质较多的条件下，则应保证带齿的一定耐磨性。
(2)．同步带传动的设计计算步骤
设计同步带传动的已知条件为：
Pm 需要传递的名义功率；
n1、n2 主从动轮的转速或传动比；
(a) 确定带的设计功率；
(b) 选择带型和节距；
(c) 确定带轮齿数和节圆直径；
(d) 确定同步带的节线长度、齿数及传动中心距；
(e) 校验同步带和小带轮的啮合齿数；
(f) 确定实际所需同步带宽度；
(g) 带的工作能力验算。