同步帶具有定比傳動，高速，低噪，無需潤滑以及輕質(zhì)，可實現(xiàn)大中心距等優(yōu)點，在各種精密儀器中廣泛使用。

1.    問題描述

剛做了一個設(shè)備，同步帶傳動。帶是梯形齒，步進(jìn)電機(jī)直接傳動。當(dāng)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)幾周后，再以同樣的周數(shù)返回，往復(fù)距離為500mm，傳動會有0.2左右的誤差，運行過程中步進(jìn)電機(jī)沒有丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。想要把精度控制在+0.025，不知是否可行？機(jī)構(gòu)示意如圖8-1，開環(huán)傳動。

甲說，一般來說，開環(huán)的精度對傳動部件和裝配工藝的依賴比較高，選用質(zhì)量上乘的同步帶、提高同步輪的精度和適當(dāng)?shù)?strong>張緊同步帶可以顯著提高傳動精度，或者使用多級減速裝置，由于減速比的存在，精度會有所上升；但由于圖8-1可以看出，此結(jié)構(gòu)為典型的同步帶傳動的直線往復(fù)單元，所以利用減速比的辦法行不通。

乙提出，同步輪和同步帶組成單級傳動時，僅從裝置本身而言，一般的看法是沒有很高的精度，且重復(fù)性很差。原因如下：

1.     同步帶存在彈性變形。

2.     同步帶輪的精度不像齒輪、齒條一樣，有眾多的檢測項目來控制其加工精度，一般帶輪的節(jié)距偏差如表8-1，故無反饋的帶輪傳動其重復(fù)性可想而之；當(dāng)正轉(zhuǎn)數(shù)圈再反轉(zhuǎn)數(shù)圈，由于側(cè)隙的存在，其重復(fù)誤差有0.2是完全可能的。

丙說，其實同步帶傳動的精度主要還是受限于其加工精度及其本身的彈性；當(dāng)然如果是負(fù)載過高造成步進(jìn)電機(jī)丟轉(zhuǎn)、主從動輪安裝偏差太大、帶的接頭不好等等因素也會造成精度降低，但討論基本都是在一個相對理想的外部環(huán)境的前提下進(jìn)行的，主要還是從同步帶傳動本身來進(jìn)行一些探討；

甲希望從結(jié)構(gòu)入手，說，精密機(jī)床用同步帶在直線軸是做一級傳動，可以充分發(fā)揮電機(jī)的性能，安裝精度上也比直聯(lián)要求低，空間也可合理布置，同時具有一定的保護(hù)作用。二級傳動還是絲杠，精度會好很多，價格也不會增加多少。

對此提問者表示可以作為最后的辦法，但還是希望能夠在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上找到降低誤差的措施。

丁建議，應(yīng)該將梯形齒換成如圖8-2的圓弧齒；梯形齒在傳動時，帶輪相鄰的兩齒嚙合同步帶的時候，由于張力作用，及同步帶齒的齒頂不與帶輪的齒槽接觸，使得同步帶在帶輪齒槽處的空間被拉成直線，如圖8-3可以明白看出；因此實際上，帶輪和同步帶之間的嚙合關(guān)系是由弧運動和弦運動交迭完成的，這叫做多邊形效應(yīng)。

多邊形效應(yīng)是同步帶直線運動誤差的主要原因，圓弧齒的帶輪齒槽底為圓弧狀，在嚙合中頂住同步帶齒的齒頂，使帶齒彎曲，大大緩解多邊形效應(yīng)，可有效提高精度。

對以上建議甲很是贊同，但始終覺得主要精度還是應(yīng)該在消除側(cè)隙上想辦法，并提供一個如圖8-4的方案；

甲解釋說，這是利用雙齒錯位消除加工誤差的辦法：將主動輪分割成兩個輪并共同裝在傳動軸上，其中一輪固定不動，別一輪可繞傳動軸轉(zhuǎn)動，安裝時調(diào)節(jié)到需要的位置并用緊定螺釘固定。

    最后提問者將齒形更換之后，降低了沖擊和噪聲，購買質(zhì)量上乘的同步帶，配合圖8-4的方案，消除了主動齒的齒側(cè)間隙，重復(fù)性精度不好的問題得到解決。

通常情況下，開環(huán)傳動時同步齒形帶的傳動精度并不占優(yōu)勢，但根據(jù)上述的討論，可以采取一些消除齒側(cè)間隙的辦法，但基本前提是同步帶質(zhì)量好，并且正確地進(jìn)行了安裝和張緊。現(xiàn)在國內(nèi)也有一些廠商生產(chǎn)無側(cè)隙同步帶和帶輪，可以達(dá)到一定的精度。

同步齒形帶在數(shù)控機(jī)床上有廣泛的使用，但都是使用閉環(huán)傳動，用光柵尺進(jìn)行終端檢測。從理論上講，光柵精度和控制精度能達(dá)到多少，傳動精度就有多少，設(shè)備可以做到很高的精度，但是一般是像上述丙所述的使用方式。