【編者按】張向東的700bike，拋開(kāi)產(chǎn)品本身，除了滿(mǎn)滿(mǎn)的情懷，還將皮帶傳動(dòng)帶回了我們的視野。雷鋒網(wǎng)作者是一名資深騎行愛(ài)好者，來(lái)與你們談?wù)勱P(guān)于鏈條傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)的那些事兒。

由于自行車(chē)結(jié)構(gòu)的原因，我們踩踏的動(dòng)力需要從主動(dòng)輪（牙盤(pán)）傳遞到從動(dòng)輪（后輪上的飛輪），在機(jī)械工業(yè)中，對(duì)于這種大中心距的傳動(dòng)方式常見(jiàn)有鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)兩種（以下稱(chēng)為鏈條傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)）。

那么，為什么在自行車(chē)領(lǐng)域，但是絕大部分的自行車(chē)使用的都是鏈條傳動(dòng)，而鮮有皮帶傳動(dòng)的產(chǎn)品呢？

 那么首先讓我們看一看兩種傳動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)。

 鏈條傳動(dòng)由主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪和繞在兩輪上的閉合鏈條所組成，它靠鏈條與鏈齒之間的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

在我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的鏈條大都為滾子鏈。滾子鏈由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷(xiāo)軸、套筒和滾子組成，內(nèi)鏈板與套筒間、外鏈板與銷(xiāo)軸間均為過(guò)盈配合，套筒與銷(xiāo)軸間則為間隙配合，形成動(dòng)聯(lián)接。工作時(shí)內(nèi)、外鏈節(jié)間可以相對(duì)撓曲，套筒則繞銷(xiāo)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。為了減少銷(xiāo)軸與套筒間的磨損，在它們之間應(yīng)進(jìn)行潤(rùn)滑。滾子活套在套筒外面，嚙合時(shí)滾子沿鏈輪齒廓滾動(dòng)，以減小鏈條與鏈輪輪齒間的磨損。內(nèi)、外鏈板通常為8字形，以使鏈板各橫截面的抗拉強(qiáng)度大致相同，并減輕鏈條的重量及慣性力。

在明白了滾子鏈和鏈輪的結(jié)構(gòu)之后我們就不難理解鏈條傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)。

鏈條傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：

1、可以有較大的中心距的情況下傳遞動(dòng)力。

2、能在低速、重載和高溫條件等非理想環(huán)境中工作。

3、傳動(dòng)比精確、可靠，可傳遞較大功率。

4、張緊力小，軸與軸承所承受的負(fù)荷較小。

5、傳動(dòng)效率高，可達(dá)95%~98%。

 雖然鏈傳動(dòng)擁有十分明顯的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的：

1、由于潤(rùn)滑油的存在，鏈條容易臟、維護(hù)和清潔較為麻煩。

2、材質(zhì)通常是鋼，容易生銹。

3、維護(hù)不當(dāng)會(huì)磨損會(huì)加劇，嚴(yán)重影響使用壽命。

4、鏈條的長(zhǎng)度為鏈條節(jié)數(shù)的整數(shù)倍，無(wú)法隨意調(diào)節(jié)長(zhǎng)度。

 對(duì)于中心距較遠(yuǎn)的動(dòng)力傳輸，除了鏈條傳動(dòng)外，在工業(yè)中常見(jiàn)的另一種傳動(dòng)形式就是皮帶傳動(dòng)，通常由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊在兩輪上的環(huán)形帶組成。

和鏈條傳動(dòng)主要靠的嚙合力驅(qū)動(dòng)相比，常見(jiàn)的帶傳動(dòng)通常是由張緊的皮帶和主、從動(dòng)輪之間的摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)。

雖然長(zhǎng)度可以任意選取、結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，但是如果皮帶的張緊力不夠，皮帶就容易打滑，這在自行車(chē)中容易造成危險(xiǎn)。如果張緊又會(huì)讓軸和軸承上受力較大，也會(huì)降低傳動(dòng)的效率。

（Gates Carbon Drive的同步皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)）

于是在自行車(chē)中，我們需要另一種特殊的皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)：同步帶（以下稱(chēng)為同步皮帶）。

同步皮帶傳動(dòng)是由一根內(nèi)表面設(shè)有等間距齒的封閉環(huán)形膠帶和具有相應(yīng)齒的帶輪所組成，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，帶的凸齒與帶輪齒槽相嚙合，來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，與鏈條傳動(dòng)有著異曲同工之妙。

 相對(duì)于普通的帶傳動(dòng)系統(tǒng)，同步帶皮帶具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、工作時(shí)無(wú)滑動(dòng)，有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。

2、傳動(dòng)效率高，最高可達(dá)98%。

3、傳動(dòng)比范圍大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

4、噪音小、耐磨性好、無(wú)需油潤(rùn)滑、在惡劣環(huán)境下也能正常工作，幾乎免維護(hù)。

看起來(lái)同步皮帶不僅具有鏈條傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，還具有許多鏈條式傳動(dòng)所不具有的運(yùn)行安靜、免維護(hù)等更為突出的優(yōu)點(diǎn)，但為什么同步帶傳動(dòng)卻并沒(méi)有被廣泛的用于自行車(chē)中呢？

在運(yùn)動(dòng)自行車(chē)類(lèi)別中，同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)沒(méi)能得到廣泛應(yīng)用的原因似乎很簡(jiǎn)單。因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)自行車(chē)所使用的多級(jí)變速系統(tǒng)中，鏈條在前、后撥變速器和張鏈器的作用下，可以給車(chē)手帶來(lái)大范圍的傳動(dòng)比以滿(mǎn)足不同路況的需求。

（變速自行車(chē)中的鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)）

同時(shí)鏈條彎折角度大、可以略微傾斜使用的特點(diǎn)也是皮帶所不具有的。

再者，皮帶式傳動(dòng)由于材質(zhì)限制和強(qiáng)度的需要，無(wú)法做得像鏈條那樣又窄又結(jié)實(shí)，而且?guī)鲃?dòng)的主、從動(dòng)輪的平面要保證在同一平面內(nèi)，否則會(huì)造成同步帶的磨損加劇甚至脫落的情況。所以同步皮帶傳動(dòng)通常只出現(xiàn)在單速傳動(dòng)的自行車(chē)上，雖然市面上也出現(xiàn)了一些可以通過(guò)單速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)多級(jí)變速的內(nèi)變速系統(tǒng)，但是由于內(nèi)變速結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量較重而且傳動(dòng)效率較低，同時(shí)價(jià)格也較為昂貴等原因一直沒(méi)有被廣泛應(yīng)用。

但是為什么在單速車(chē)中，采用皮帶傳動(dòng)的產(chǎn)品依然屈指可數(shù)呢？或許從Gates Carbon Drive皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品中我們能夠得到答案。

Gates是一家剛剛涉足自行車(chē)行業(yè)的老牌皮帶傳動(dòng)提供商，Gates Carbon Drive系統(tǒng)則是Gates專(zhuān)門(mén)為自行車(chē)研發(fā)的皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，國(guó)外的Friction Facts（摩擦的事實(shí)）對(duì)這種傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了傳動(dòng)效率測(cè)試，Gates Carbon Drive的皮帶傳動(dòng)在典型情況下只比鏈條傳動(dòng)增加了1W左右的功率損耗，而且皮帶系統(tǒng)在超過(guò)208W之后會(huì)變得更加高效。

這點(diǎn)傳動(dòng)效率的差異對(duì)大多數(shù)騎行者來(lái)說(shuō)并不會(huì)感到有什么差別。但是我們無(wú)法忽略另一個(gè)細(xì)節(jié)，鏈條傳動(dòng)的典型拉伸力度為2磅，而Gates Carbon Drive皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)的建議預(yù)拉伸力為85磅，以防止在發(fā)力時(shí)打滑。（試想一下，你的自行車(chē)的中軸和后輪軸上無(wú)時(shí)無(wú)刻都有一個(gè)40公斤的拉力，車(chē)架會(huì)有怎樣酸爽的感受？）

作為一種大眾化的交通工具，自行車(chē)在設(shè)計(jì)上力求簡(jiǎn)單和低成本、如此高的預(yù)拉伸力對(duì)于采用鏈條傳動(dòng)的車(chē)架來(lái)說(shuō)是個(gè)不小的考驗(yàn)。并且與現(xiàn)有大批量化生產(chǎn)的低成本鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)系統(tǒng)相比，無(wú)論是更換整個(gè)新型傳動(dòng)系統(tǒng)，還是重新為高預(yù)拉伸力重新設(shè)計(jì)車(chē)架都最終都會(huì)導(dǎo)致制成本的上升。

總體看來(lái)，傳動(dòng)效率不是問(wèn)題，成本才是讓許多自行車(chē)廠(chǎng)商們放棄了皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)的主要原因。

目前，皮帶傳動(dòng)在自行車(chē)中的應(yīng)用較少歸根結(jié)底還是由于研發(fā)廠(chǎng)家不夠成熟、配套設(shè)施不完善，導(dǎo)致生產(chǎn)成本過(guò)高。

不過(guò)安靜、輕便、可靠和免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)吸引了許多公司開(kāi)始著手研發(fā)低成本的皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)，由此我們可以預(yù)見(jiàn)，當(dāng)技術(shù)成熟和批量化生產(chǎn)等問(wèn)題解決之后，采用皮帶傳動(dòng)自行車(chē)的大規(guī)模生產(chǎn)只是時(shí)間的問(wèn)題。

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