同步齿形带最初由美国的 Uniroyal 公司于 www.xldzd.com1964年研制 ,并使用于通用汽车公司新型顶置式凸轮轴发动机 ,以代替原有的链传动。 随后其发展过程主要是齿形和材料两方面。
1. 1 齿形方面
最初带的齿廓为梯形 ,其侧面为直线(面) 。 这种齿形使齿根部分产生应力集中 ,影响带的使用寿命和承载能力 ,并在传动过程中产生较大的振动、 噪音[1 ,2 ],从而影响了带速的提高。 七十年代 ,Uniroyal 公司又开发了单圆弧齿廓同步带 ,与梯形齿廓相比 ,后者传动过程中产生的应力分布更为合理 ,从而大大提高了带的寿命和承载能力。 但这种齿形也有其缺点 ,就是带齿槽与轮齿顶直接接触 ,加剧了带齿间的磨损。 七十年代末期 ,Goodyear公司研制出双圆弧齿形的同步带 ,其目的也在于进一步使应力分布更合理 ,减小噪声 ,提高带的寿命和承载能力。
国内六十年代为了解决引进设备的配套而开始研制同步带 ,使用的是梯形齿形[3 ]。 1986年由青岛橡胶工业研究所与安阳机械研究所共同研制出单圆弧齿形的同步带。 文献[ 4]介绍了一种轮齿槽底部为外凸圆弧的同步齿形带。 这种齿形的优点在于进一步改善带齿的应力分布 ,使之更趋于合理 ,提高带的寿命和承载能力 ,降低振动和噪声 ,提高带的速度。
1. 2 材料方面
同步齿形带材料包括两个部分 ,即包括带齿在内的带体材料(基体材料)和起承载作用的受拉构件 ,也称之为骨架材料。

(a)基本材料
最初带的基本材料主要是天然橡胶 ,由于材料较软 ,疲劳强度低 ,由此制成的同步带承载能力小 ,使用寿命短。 80年代中期 ,美国的 Gates Rubber公司为改善带的性能使用氢化丁晴橡胶代替原来的天然橡胶 ,后者较前者更耐磨、 耐油、 耐高温 ,可在高达 140℃的温度下正常工作[5 ]。 目前 ,国外大部分的同步带都是由氢化丁晴橡胶制成的。 如德国Bayer公司和日本 Zeon公司生产的同步齿形带即使用这类材料。
我国同步带的基本材料在很长一段时间内都使用天然橡胶[6 ]。 1987年国务院将开发氯丁胶同步带列为科技办专项项目 ,并在实际应用中逐渐开始大量使用氯丁胶。 较之其他材料氯丁胶同步带强度高、 耐热、 耐冲击、 曲挠疲劳性好、 使用寿命长。 同时开发的材料还有聚氨脂 ,其优点是 ,强度高、耐热 ,比氯丁胶轻 ,制成的带不易弯曲折断 ,抗张力大 ,伸长率小。
(b)骨架材料
骨架材料的发展大致经历了棉、 钢丝、 尼龙、 维纶、 玻璃纤维和聚脂纤维的过程。 棉线的强度低 ,于 60年代初就已不再使用。 钢丝的强度虽然高 ,伸长率小 ,但曲挠疲劳性差 ,不利于速度的提高 ,所以 ,在 70年代随着人造丝、 尼龙、 维纶的出现而停止使用。 人造丝强度高 ,但也有其缺点 ,就是在使用过程中会不断伸长 ,从而给调距带来困难。 为改善该不足之处 ,后来又开发了一些合成材料 ,如玻璃纤维和聚脂纤维。 前者的优点是伸长率小 ,但较脆 ,抗疲劳性差。 而后者具有强度高、 伸长率小、 耐热、 尺寸稳定及较高的抗疲劳性。 青岛橡胶工业研究所在 “八五” 规划中将聚脂纤维列为同步带骨架材料的主要材料。
由上述两方面可以看出 ,同步带的齿形和材料在整个发展过程中出现了许多类型 ,但目前使用较为普遍的齿形为梯形齿和圆弧齿 ,且梯形齿已有相应的 ISO标准、 DIN标准(德国标准)和我国的国家标准( GB)等。 常用的基本材料为氢化丁晴橡胶、 氯丁胶和聚氨脂;常用骨架材料为玻璃纤维和聚脂纤维。