GT2型20齿5mm孔径10mm带宽同步带轮

　　做小型传动结构设计的工程师大多接触过GT2同步带轮，这类零件在桌面级3D打印机、小型自动化送料机构、桌面雕刻机的进给传动里用得极多，这次建模的这款20齿规格带轮，适配的是10mm宽度的GT2同步带，内孔设计为5mm直径，刚好匹配市面上常用的5mm直径输出轴的小型步进电机、直流减速电机，不用额外做轴套转接就能直接安装，能减少小型设备传动链的零件数量，压缩装配空间。

　　从实际使用场景来看，这类小规格同步带轮大多用在传动负载不大、对传动精度有一定要求的轻载传动场合，比如小型点胶机的X/Y轴进给、桌面级分拣机构的物料输送传动、小型教具类机械结构的动力传递，相比平带传动，GT2齿形的同步带轮和带齿啮合间隙小，传动比准确，不会出现平带打滑丢步的问题，相比齿轮传动，它的安装中心距容错率更高，不需要严格控制两轴的中心距精度，装配调整更方便，运行时的噪音也比直齿轮传动低很多，适合桌面级设备对低噪音的要求。

　　设计这款带轮的时候，首先要卡准GT2齿形的标准参数，齿距为2mm，20齿的带轮节圆直径算下来是12.73mm左右，齿形的齿高、齿顶圆角、齿根圆角都要符合标准啮合要求，不然装配后会出现带齿卡滞、啮合不顺、运行阻力大的问题，严重的还会加快同步带的磨损，缩短传动件的使用寿命。带轮的两侧挡边是必须做的结构，挡边的直径要比带轮齿顶圆直径大出1mm左右，高度刚好能挡住10mm宽度的同步带，防止设备运行过程中同步带跑偏脱轮，很多新手建模的时候容易忽略挡边的倒角，实际装配的时候如果挡边边缘是直角，不仅安装同步带的时候容易刮伤带体，运行时带边和挡边硬摩擦也会加快带的侧边磨损，所以挡边的内外侧都做了0.3mm的圆角过渡，减少摩擦损耗。

　　安装尺寸方面，这款带轮的内孔为5mm直径，公差按照H7级精度设计，和常用的5mm直径电机轴的k6公差配合属于过渡配合，装配的时候稍微用力就能压入，不需要额外加热或者冷装，同时带轮的轮毂侧面设计了M3的顶丝孔，顶丝孔的位置对准内孔壁，装配的时候把顶丝顶在电机轴的扁位或者轴面上，就能防止带轮和轴之间出现相对转动，保证传动的可靠性。带轮的总宽度要适配10mm宽度的同步带，齿部的有效宽度设计为11mm，比带宽宽出1mm，给同步带留出少量的窜动空间，不会因为加工或者装配的微小误差导致带边被挡边持续摩擦。

　　从结构强度来看，这类小规格带轮如果用3D打印制作，选择PLA或者PETG材料就能满足大部分轻载场景的使用需求，如果是用于负载稍大的场合，换成铝合金材质加工也完全适用，模型的壁厚设计均匀，不管是3D打印还是机加工都不会出现壁厚突变导致的应力集中问题，轮毂部分的厚度设计为3mm，既能保证顶丝拧紧的时候不会把轮毂撑裂，又不会额外增加过多的转动惯量，对于小型电机驱动的传动结构来说，转动惯量过大会导致电机启动负载变大，丢步的概率升高，所以控制带轮自身的重量也是设计时需要考虑的点。

　　实际选型的时候要注意，这款带轮适配的是10mm宽的GT2同步带，不能和6mm带宽的带轮混用，不然会出现带在轮上晃动、啮合不充分的问题，两轴的平行度也要控制在合理范围内，虽然同步带传动对平行度的要求比齿轮低，但如果平行度偏差太大，还是会导致同步带持续往一侧跑偏，加剧带边的磨损。另外安装的时候顶丝不要拧得过紧，尤其是3D打印制作的带轮，顶丝拧紧力矩过大容易把轮毂顶裂，一般M3的顶丝拧到带轮不会和轴发生相对转动就足够，日常维护的时候只需要定期检查同步带的张紧度，不需要额外给带轮加润滑油，因为橡胶材质的同步带接触润滑油之后会加速老化，反而缩短使用寿命。