同步皮帶輪：結構、材料與表面處理
輪體結構與軸連接、製法與材料、表面處理，以及圖面與驗收檢查重點
帶輪結構與軸連接
輪體結構實心式、孔板式（腹板式）、輪輻式；依皮帶條數分單排、雙排與多排。
鍵與止付螺絲最常見的直孔連接。盡量避免在帶輪齒部加工螺紋，不得已時設在齒底。
銷、D 形軸、花鍵銷連接加工容易、成本低，用於傳遞小扭矩。
錐形軸套Taper Lock 以錐面摩擦連接，可傳遞大扭矩、連接後無晃動，並可自由精確定位；QD 錐套易於安裝與拆卸。
無鍵軸套無間隙連接，消除正反轉的衝擊；免開鍵槽，不削弱軸的強度，也降低帶輪與軸的加工成本。
材料與製法
選擇帶輪材料要綜合考量加工方式、尺寸精度、材料強度、使用壽命、生產批量與成本。
| 製法 | 特點 | 常用材料 |
|---|---|---|
| 機械加工（滾齒） | 尺寸精度最佳，中、小批量時較經濟；依齒形與齒數配置對應的滾刀 | 碳鋼、合金鋼、灰鑄鐵、球墨鑄鐵（先鑄造成胚）、鋁合金、工程塑膠、黃銅 |
| 粉末冶金 | 尺寸精度較好、耐磨性佳，中、大批量時較經濟 | 鐵系（耐磨性佳）、鋁系（輕量、耐腐蝕） |
| 壓鑄 | 尺寸精度與耐磨性較好，中、大批量時較經濟 | 壓鑄鋁、壓鑄鋅 |
| 射出成形 | 大批量時較經濟，最適合中、小扭矩；玻纖填充可提高強度與尺寸穩定性 | POM 等工程塑膠 |
鋁合金帶輪用於動力傳動時，表面需做硬質陽極處理。食品與醫療等需避免污染的設備常用 SUS303／SUS304 不鏽鋼。
| 材料 | 處理 | 參考膜厚（µm） | 特性 | 注意 |
|---|---|---|---|---|
| 鋁合金 | 陽極處理 | 3～5 | 耐腐蝕，絕緣表面，可著色 | 不耐鹼 |
| 硬質陽極處理 | A2017：20～30 A6061：20～50 | 耐腐蝕、高硬度、耐磨，絕緣表面，可著色 | 不耐鹼；膜厚不易控制，易有色差 | |
| 硬質陽極＋鐵氟龍塗層 | A2017：20～30 A6061：20～40 | 同硬質陽極，塗層可降低初期摩擦係數 | 不耐鹼；膜厚不易控制，易有色差 | |
| 鋼鐵 | 化學鍍鎳 | 5～10 | 耐腐蝕、耐酸鹼、耐磨，膜厚均勻 | — |
| 鍍鉻 | 10 以上 | 耐酸鹼、高硬度 | 主要用於裝飾 | |
| 鍍硬鉻 | 10～20 | 耐腐蝕、耐酸鹼、耐磨、高硬度 | 膜厚均勻度不易控制 | |
| 黑染（氧化發黑） | 1～2 | 便宜的防鏽處理，加塗油效果更好 | 膜薄，防鏽性不佳 | |
| 磷酸鹽處理 | 5 以上 | 便宜的防鏽處理，加塗油效果更好 | 膜較厚，精度要求部位需精加工 | |
| 軟氮化 | — | 耐磨、耐疲勞、高硬度、摩擦係數低 | 防鏽效果差 | |
| 高週波淬火 | — | 耐磨、耐疲勞、高硬度，可局部淬火 | 易變形部位需精加工 | |
| 滲碳氮化 | — | 耐磨、耐疲勞、高硬度 | 整體淬火，易變形部位需精加工 |
圖面與驗收檢查重點
- 確認軸孔形式（直孔、Taper Lock、QD 或無鍵軸套）與傳遞扭矩相符。
- 依使用環境選擇材料與表面處理，例如潮濕或食品環境的防鏽需求。
- 圖面標註圓跳動、同軸度、垂直度與平行度等幾何公差（例如相對基準軸線 0.1 mm）。
- 齒形以投影機將帶輪實物與標準齒形膠片比對，投影須落在標準齒形公差範圍內。
- 所有帶輪建議做靜平衡，較厚或高轉速的帶輪做動平衡，見皮帶輪平衡。
延伸閱讀
參考資料
Gates 技術講義《同步帶輪基礎知識》（2011 年 6 月）。