帶傳動理論與技術的現狀與發展

楊尚武 項杰

摘 ?要：隨著現代化機械制造的發展，自動化的日新月異，對帶傳動也有了更高的要求。文章簡要介紹了帶傳動的理論與技術，對帶傳動現狀和發展做出了分析與歸納，并提出帶傳動未來發展的一些觀點。

關鍵詞：帶傳動;傳動帶制造工藝;機械傳動

中圖分類號：TH132 ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）13-0168-02

Abstract： With the development of modern machinery manufacturing， the automation changes with each passing day， and the belt drive also has higher requirements. In this paper， the theory and technology of belt drive are briefly introduced， the present situation and development of belt drive are analyzed and summarized， and some viewpoints on the future development of belt drive are put forward.

Keywords： belt drive; transmission belt manufacturing technology; mechanical transmission

1 概述

帶傳動是利用張緊在帶輪上的柔性帶進行運動或動力傳遞的一種機械傳動。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力等特點，且其造價低、不需潤滑、容易維護，因此，在近代機械傳動中占有很高的地位。目前，隨著工業技術水平的不斷提高以及對機械設備功能化、多元化、精密化、智能化的要求，應用帶傳動的范圍越來越廣，傳動形式也越來越多，傳動帶種類不斷向多樣性的方向發展。現今，帶傳動技術已廣泛應用于機床、汽車、船舶、農機、智能裝備等各個領域，在國民經濟中發揮的作用非常重要。

2 帶傳動的主要類型

帶傳動是由固聯于主動軸上的帶輪（主動輪）、固聯于從動軸上的帶輪（從動輪）和緊套在輪上的傳動帶組成的。帶傳動主要有傳遞和變速兩種功能， 常見的傳動類型有：平帶傳動、V型帶傳動、多楔帶傳動、同步帶傳動和特殊帶傳動。帶傳動的結構簡單，使用維護方便;過載時，帶會在帶輪上打滑，避免損壞其它零件，有過載保護作用;運行平穩噪音小、振動小;制造安裝精度要求不高。各種不同類型的帶傳動都有各自的特點和適用范圍。下面將簡要介紹幾種主要的帶傳動類型。

2.1 平帶

平帶傳動是帶傳動中結構最簡單的，是橫截面為矩形或近似為矩形的傳動帶，適用于中心距較大的情況，但它不適合于高速傳動。平帶有普通平帶、皮革平帶、編織平帶和復合平帶幾種類型。其具有抗拉強度較大，預緊力保持性能較好，耐濕性較好等特點，但其過載能力較小，耐熱、耐油性較差。因此應用具有一定局限性，在現代機械中應用已經比較少見。

2.2 V帶

V帶俗稱三角帶，是斷面為梯形的環形傳動帶的統稱，分特種帶芯V帶和普通V帶兩大類。V帶一般以纖維織物及織物粘合材料（如橡膠、塑料）制成。有結構簡單、傳動平穩、造價低廉、不需要潤滑以及緩沖、吸震、易維護等特點，而且對比平型傳動帶有安裝容易、占地面積小、噪音小等優點，在整個傳動領域中占有十分重要地位。V帶是帶傳動重要的組成部分，在整個帶傳動中所占比重最大，在各種機械設備中的應用十分廣泛。

2.3 多楔帶

多楔帶又稱復合三角帶，它是一種新型傳動帶，是在平帶基體下附有若干縱向三角形楔的環形帶，是指以平帶為基體、內表面排布有等間距縱向40°梯形楔的環形橡膠傳動帶，楔的側面是其工作面。傳動帶輪與多楔帶接觸面積和摩擦力較大，載荷沿帶寬的分布較均勻，因而傳動能力更好，它兼有平帶和V帶的優點，柔性好，摩擦力大，適用于傳遞功率較大而又要求結構緊湊的場合，傳動比可達10，帶速可達40m/s，因此應用比較廣泛。此外，多楔帶的背面也能傳動，而且可使用自動張力調整器，使傳動更加安全、可靠，近年來越來越受到重視。

2.4 同步帶

同步帶傳動由一根內周表面設有等間距齒形的環行帶及具有相應吻合的輪所組成。同步帶的傳動過程是通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力。同步帶傳動具有準確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩，能吸振，噪音小，傳動比范圍大，傳速高，精度高，適合高精度儀器裝置中，且無需潤滑，無污染，因此可在工作環境較為惡劣的場所下正常工作。因為同步帶傳動綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優點，在一定條件下可以替代鏈傳動和齒輪傳動完成工作，因此其應用范圍十分廣泛，在各種類型的機械傳動中都起到了非常重要的作用，發展前景十分廣闊。

2.5 特殊帶

除了上述幾種主要類型以外，還有一些比較少見的帶傳動類型，如截面為圓形的圓形帶，截面為六角形的雙V帶等，這些特殊類型的帶傳動統稱為特殊帶。特殊帶結構特殊，又有各自比較鮮明的特點，在機械傳動中比較少見，往往應用于一些特定的場合。

3 帶傳動的技術現狀

目前，隨著工業技術水平日益提升，帶傳動的應用在各種機械設備傳動中越來越普及、廣泛，并在定范圍內代替了一些其他的機械傳動方式。現代所用的傳動帶已經過多年演變和革新，其技術基本成熟，下面將從幾個方面簡要介紹目前帶傳動的技術現今，傳動帶的材料已經有最初的橡膠尼龍材料擴大到棉纖維，人造絲，聚酯尼龍，玻璃纖維鋼絲等多種材料。結構也有簡單的平型轉變為率y帶，聯組V帶，同步帶等，逐步形成了現在的傳動帶體系。今后，傳動帶將朝著結構材料多元化方向發展，其用途和品種規格也日趨多樣化生產設備工藝近年來，隨著現代科學技術的發展以及各種產業對機械化、自動化水平的提高，對傳動帶的使用要求也更加嚴格，這也為傳動帶的制造設備工藝發展提供了廣闊的前景。傳動帶的生產工藝以形成了基本的體系，主要有基本成型、膠套硫化、磨削切割等生產工序，使用的設備也基本相同。目前，國外發達國家的傳動帶研發試驗技術和生產工藝裝備已經達到非常完善的地位，整個過程普遍實現了自動化，計算機控制等高度的機電一體化。而我國目前無論從加工工藝，還是試驗設備，與國際先進水平相比，都有著明顯的差距。

理論研究：目前，帶傳動的技術研究主要保持在新型特種帶傳動方面，特別是同步帶傳動領域，在現有齒形的基礎上，不斷涌現出各種新型的齒形，帶傳動的理論研究也日趨完善。同時，帶傳動的標準化工作也有很大成果，目前已經有多項國家標準和行業標準，基本形成了我國帶傳動標準化的完整體系。不過，帶傳動的理論研究多以大專院校，研究所為主從事相關研究的人員也相對較少且后繼乏人，這些都是亟待解決的問題。

4 帶傳動的發展前景

帶傳動作為一種應用廣泛的機械傳動方式，其發展前景是非常廣闊的，隨著新技術的不斷發展，帶傳動技術也相應的不斷更新，同時，為適應越來越嚴格的要求，帶傳動也朝著性能更好，技術更高的方向不斷發展，主要體現在以下幾個方面。

（1）由于帶傳動自身特點和應用范圍，新型傳動帶，如窄V帶，寬V帶，聯組V帶以及各種非標準傳動帶由于其性能優越，且結構靈活等特點，將逐漸取代平帶V帶等傳統傳動帶成為市場的主流。（2）因為同步帶輪有兩大特點，一有皮帶輪傳動的優勢，二有鏈輪傳動的特點，所以同步帶輪在整個鏈傳動件產品中的市場同步帶輪所占份額將會大幅度提高，有著十分樂觀的前景發展，其市場潛力將是不可估量的同步帶輪在整個鏈輪等傳動件系列產品中代表著未來的發展方向和總的發展趨勢，有著巨大的市場潛力，也有廣闊的前景發展。（3）品種結構仍將向多品種、系列化方向發展。龍片基平帶、多楔帶和同步帶等高傳動效率、節能型帶在傳動帶中的比例將繼續上升，傳動帶的骨架材料繼續向聚酪化、輕量化的方向發展。（4）新的設計方法與研究方法，以及實驗方法等將在未來帶傳動設計的過程中逐漸應用，特別是對于產品的試驗階段，是對產品可靠性，效率的重要檢驗，因此非常重要的。

5 我國帶傳動相關問題與挑戰

我國傳動帶行業工裝設備通過多年來的向德國、意大利等國的學習，自主研發科技已有很大的進步，這也基本反映了我國傳動帶現階段的發展水平，但與國外技術相比還有一定的差距。主要表現為：（1）許多廠商在生產傳動帶的生產線結構簡單以及工藝裝夾較差，廠房內溫度濕度等環境需求控制能力不穩定，生產的產品質量自然而然也就很低，嚴重破壞了傳動帶市場的國內發展之路，特別是新型傳動帶的推廣應用。（2）許多廠商在機械加工的設備精度低，編程工序累計誤差大等，造成加工出來的產品與國外精度差距大，而且自動化，智能驅動裝備應用是與國外許多廠商無法媲美的。（3）某些傳動帶的工裝國內還是空白，如注射反應傳動帶、雙面齒同步帶、短纖維補強同步帶、斜齒同步帶和CVT用變速金屬V帶等制造技術和工裝，急需有技術企業來填補市場空白。（4）目前國內同步帶傳動的設計依舊停留于對國外同步帶、帶輪的仿制和測繪的基礎上，缺少符合我國國情的設計、計算等理論指導，因此造成設計上有很大的盲目性，面對使用時所出現的問題，如帶輪外徑偏差、帶齒形狀對嚙合干涉的影響、產生同步帶的爬齒、跳齒現象的原因等，都沒有合理的解決辦法。國家對于知識產權保護越來越重視，這將會嚴重制約我國傳動帶的可持續發展和參與國際競爭等問題。（5）實驗檢測手段相比較落后，國外大型的傳動帶廠家特別重視研究傳動帶性能問題和控制產品的質量，對傳動帶進行多角度、全方位研究，并且都有自己獨特實驗方式，而我國只有很少廠家有相關的技術和設備。

基于以上的問題，對未來傳動帶發展的方向，從技術，市場等角度筆者認為有如下觀點：（1）更有效、更多元化的提高現有裝備的可操作性和自動化水平，應用現代計算機技術可做到人機對話。（2）國內市場需求很高，隨著機械工業4.0的發展，更優質的產品需要更新一代的設備誕生，如V帶鼓式硫化機、雙面齒同步帶制造設備等。（3）全面加強對新技術、新工藝的研究和開發，如注射反應傳動帶、短纖維補強同步帶、斜齒同步帶、熱塑性彈性體V帶及CVT用變速V帶等，并研制相應的裝備。（4）加緊實驗裝備的國產化工作并提高其可操作性，特別是高溫多楔帶實驗機、高溫噴水汽車同步帶疲勞壽命試驗機和摩托車變速V帶疲勞壽命試驗機的研制和推廣應用。（5）有一定技術條件的傳動帶生產廠家應積極自主研發傳動帶生產技術和裝備，國家也應加強對有自主研發生產技術的廠家提供相應的支持。

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