一種復(fù)合材料傳動(dòng)軸的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于復(fù)合材料設(shè)計(jì)及其制造技術(shù)，涉及一種汽車上使用的復(fù)合材料傳動(dòng)軸。本實(shí)用新型以傳動(dòng)軸的軸向?yàn)?°方向，纖維角度0°、±25°、±45°、±75°、90°的比例分別約為30％、5％、50％、5％、10％，以10層為一個(gè)單元，每個(gè)單元相鄰鋪層的鋪層方向變化不能超過25°，設(shè)傳動(dòng)軸的長度為L，半徑為R，在半徑范圍R＝50～200mm的傳動(dòng)軸芯模上，從內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次纏繞4～8個(gè)單元，長度范圍為L＝500～1500mm，纏繞至零件的最終尺寸。本實(shí)用新型充分利用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的成熟設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)，用復(fù)合材料圓柱形管體結(jié)構(gòu)替代不銹鋼棒材制造傳動(dòng)軸，相對于不銹鋼傳動(dòng)軸，復(fù)合材料傳動(dòng)軸減重達(dá)30％以上，同時(shí)滿足強(qiáng)度和剛度要求，可以廣泛應(yīng)用于新能源汽車的傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【專利說明】一種復(fù)合材料傳動(dòng)軸
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于復(fù)合材料設(shè)計(jì)及其制造技術(shù)，涉及一種汽車上使用的復(fù)合材料傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車輕量化是新能源汽車發(fā)展與推廣使用的迫切要求，航空領(lǐng)域通過用復(fù)合材料替代金屬材料使飛機(jī)輕量化的途徑和技術(shù)，勢必推廣應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。由于復(fù)合材料相對金屬有高的比強(qiáng)度和比剛度，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)及功能一體化設(shè)計(jì)，使制件具有減震、隔熱、降噪、抗沖擊損傷、裝飾等功能，復(fù)合材料替代金屬材料制造汽車零部件，將有效減輕汽車結(jié)構(gòu)重量，降低能源消耗，并能提高汽車安全及舒適度。
[0003]為了降低因汽車使用化石燃料而大量排放出的溫室氣體給大氣環(huán)境造成的污染，全世界，尤其發(fā)達(dá)國家開始發(fā)展新能源汽車，目前重點(diǎn)是電池動(dòng)力汽車，并將復(fù)合材料應(yīng)用于如翼子板、車頂板、底盤、行李箱板、門內(nèi)板、輪轂、引擎罩、避震彈簧、和耐熱件等。以傳動(dòng)軸為例，可以提高材料利用率，節(jié)省能源消耗；碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸重量輕，可相應(yīng)減輕汽車相關(guān)結(jié)構(gòu)重量，從而降低油耗，經(jīng)濟(jì)效益可觀。但是均用于重量較輕的，載荷較小的輕型汽車上,對于重型卡車上的這種載荷很大且有很高疲勞要求的復(fù)合材料傳動(dòng)軸來說，國內(nèi)外還沒有先例。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是:提出一種利用復(fù)合材料圓柱形管體結(jié)構(gòu)，替代重型卡車上的金屬傳動(dòng)軸，除達(dá)到一般承載要求外，還要滿足減重和抗疲勞性要求的復(fù)合材料傳動(dòng)軸。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:以傳動(dòng)軸的軸向?yàn)?°方向，纖維角度0°、土25°、±45°、土75°、90°的比例分別約為30%、5%、50%、5%、10%，以10層為一個(gè)單元，每個(gè)單元相鄰鋪層的鋪層方向變化不能超過25°，設(shè)傳動(dòng)軸的長度為L，半徑為R，在半徑范圍R=50?200mm的傳動(dòng)軸芯模上，從內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次纏繞4?8個(gè)單元，長度范圍為L=500?1500mm，纏繞至零件的最終尺寸。
[0006]所述樹脂是普通環(huán)氧樹脂、改性環(huán)氧樹脂、雙馬樹脂、乙烯基樹脂或其他低粘度樹脂。
[0007]所述的纖維是玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、天然植物纖維中的一種或幾種復(fù)合，材料的狀態(tài)是單向的紗線形式。
[0008]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0009]充分利用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的成熟設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)，用復(fù)合材料圓柱形管體結(jié)構(gòu)替代不銹鋼棒材制造傳動(dòng)軸，相對于不銹鋼傳動(dòng)軸，復(fù)合材料傳動(dòng)軸減重達(dá)30%以上，同時(shí)滿足強(qiáng)度和剛度要求，可以廣泛應(yīng)用于新能源汽車的傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明整體外觀。[0011]圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明的設(shè)計(jì)和制備技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)說明。以一種傳動(dòng)軸為例，見圖1。以傳動(dòng)軸的軸向?yàn)?°方向，纖維角度0°、土25°、土45°、土75°、90°的比例分別約為30%、5%、50%、5%、10%，以10層為一個(gè)單元，每個(gè)單元的鋪層順序按0°，0。，+25°，-25，+45°，-45°，+75°，-75°，90°，90°，纏繞至零件的最終尺寸。
[0013]實(shí)施例1:
[0014]一種纏繞和熱壓成型技術(shù)制造傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，其設(shè)計(jì)和制備的過程和方法如下:
[0015](I)選擇碳纖維及樹脂為纏繞材料，前期通過材料實(shí)驗(yàn)確定材料性能。
[0016](2)根據(jù)材料的性能及傳動(dòng)軸受到的載荷，通過有限元分析及強(qiáng)度計(jì)算可確定傳動(dòng)軸的壁厚為12mm。
[0017](3)根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果，設(shè)計(jì)纖維的纏繞角度及層數(shù)如下所示:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于，該傳動(dòng)軸包括不同長度及直徑的圓柱形管體結(jié)構(gòu)，以軸向?yàn)镺。方向，纖維角度O。、±25°、±45°、±75°、90°的比例分別約為30%、5%、50%、5%、10%，以10層為一個(gè)單元，每個(gè)單元相鄰鋪層的鋪層方向變化不能超過25°，設(shè)傳動(dòng)軸的長度為L，半徑為R，在半徑范圍R=50?200mm的傳動(dòng)軸芯模上，從內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次纏繞4?8個(gè)單元，長度范圍為L=500?1500mm，纏繞至零件的最終尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于，兩端均安裝金屬接頭。
【文檔編號】F16C3/02GK203770362SQ201320792530
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】姜云鵬, 岳海闊, 戈家榮, 楊敏超 申請人:中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司