【編者按】張向東的700bike，拋開產(chǎn)品本身，除了滿滿的情懷，還將皮帶傳動帶回了我們的視野。雷鋒網(wǎng)作者是一名資深騎行愛好者，來與你們談?wù)勱P(guān)于鏈條傳動和皮帶傳動的那些事兒。

由于自行車結(jié)構(gòu)的原因，我們踩踏的動力需要從主動輪（牙盤）傳遞到從動輪（后輪上的飛輪），在機(jī)械工業(yè)中，對于這種大中心距的傳動方式常見有鏈傳動和帶傳動兩種（以下稱為鏈條傳動和皮帶傳動）。

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

 那么首先讓我們看一看兩種傳動方式的結(jié)構(gòu)。

 鏈條傳動由主動鏈輪、從動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傳遞運動和動力。

在我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷逆湕l大都為滾子鏈。滾子鏈由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成，內(nèi)鏈板與套筒間、外鏈板與銷軸間均為過盈配合，套筒與銷軸間則為間隙配合，形成動聯(lián)接。工作時內(nèi)、外鏈節(jié)間可以相對撓曲，套筒則繞銷軸自由轉(zhuǎn)動。為了減少銷軸與套筒間的磨損，在它們之間應(yīng)進(jìn)行潤滑。滾子活套在套筒外面，嚙合時滾子沿鏈輪齒廓滾動，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的優(yōu)缺點。

鏈條傳動的優(yōu)點：

1、可以有較大的中心距的情況下傳遞動力。

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、傳動效率高，可達(dá)95%~98%。

 雖然鏈傳動擁有十分明顯的優(yōu)點，但缺點也是顯而易見的：

1、由于潤滑油的存在，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)會磨損會加劇，嚴(yán)重影響使用壽命。

4、鏈條的長度為鏈條節(jié)數(shù)的整數(shù)倍，無法隨意調(diào)節(jié)長度。

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

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

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

（Gates Carbon Drive的同步皮帶傳動系統(tǒng)）

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

同步皮帶傳動是由一根內(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，運轉(zhuǎn)時，帶的凸齒與帶輪齒槽相嚙合，來傳遞運動和動力，與鏈條傳動有著異曲同工之妙。

 相對于普通的帶傳動系統(tǒng)，同步帶皮帶具有以下優(yōu)點：

1、工作時無滑動，有準(zhǔn)確的傳動比。

2、傳動效率高，最高可達(dá)98%。

3、傳動比范圍大，結(jié)構(gòu)簡單。

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

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

在運動自行車類別中，同步帶傳動系統(tǒng)沒能得到廣泛應(yīng)用的原因似乎很簡單。因為在運動自行車所使用的多級變速系統(tǒng)中，鏈條在前、后撥變速器和張鏈器的作用下，可以給車手帶來大范圍的傳動比以滿足不同路況的需求。

（變速自行車中的鏈條傳動系統(tǒng)）

同時鏈條彎折角度大、可以略微傾斜使用的特點也是皮帶所不具有的。

再者，皮帶式傳動由于材質(zhì)限制和強(qiáng)度的需要，無法做得像鏈條那樣又窄又結(jié)實，而且?guī)鲃拥闹鳌膭虞喌钠矫嬉ＷC在同一平面內(nèi)，否則會造成同步帶的磨損加劇甚至脫落的情況。所以同步皮帶傳動通常只出現(xiàn)在單速傳動的自行車上，雖然市面上也出現(xiàn)了一些可以通過單速傳動實現(xiàn)多級變速的內(nèi)變速系統(tǒng)，但是由于內(nèi)變速結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量較重而且傳動效率較低，同時價格也較為昂貴等原因一直沒有被廣泛應(yīng)用。

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

Gates是一家剛剛涉足自行車行業(yè)的老牌皮帶傳動提供商，Gates Carbon Drive系統(tǒng)則是Gates專門為自行車研發(fā)的皮帶驅(qū)動系統(tǒng)，國外的Friction Facts（摩擦的事實）對這種傳動系統(tǒng)進(jìn)行了傳動效率測試，Gates Carbon Drive的皮帶傳動在典型情況下只比鏈條傳動增加了1W左右的功率損耗，而且皮帶系統(tǒng)在超過208W之后會變得更加高效。

這點傳動效率的差異對大多數(shù)騎行者來說并不會感到有什么差別。但是我們無法忽略另一個細(xì)節(jié)，鏈條傳動的典型拉伸力度為2磅，而Gates Carbon Drive皮帶傳動系統(tǒng)的建議預(yù)拉伸力為85磅，以防止在發(fā)力時打滑。（試想一下，你的自行車的中軸和后輪軸上無時無刻都有一個40公斤的拉力，車架會有怎樣酸爽的感受？）

作為一種大眾化的交通工具，自行車在設(shè)計上力求簡單和低成本、如此高的預(yù)拉伸力對于采用鏈條傳動的車架來說是個不小的考驗。并且與現(xiàn)有大批量化生產(chǎn)的低成本鏈?zhǔn)絺鲃酉到y(tǒng)相比，無論是更換整個新型傳動系統(tǒng)，還是重新為高預(yù)拉伸力重新設(shè)計車架都最終都會導(dǎo)致制成本的上升。

總體看來，傳動效率不是問題，成本才是讓許多自行車廠商們放棄了皮帶傳動系統(tǒng)的主要原因。

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

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

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