CN116379080B - 一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧，保护弧形的板弹簧本体，板弹簧本体采用模压工艺制造，板弹簧本体由上层碳纤维铺层、中层玻璃纤维混合铺层和下层玻璃纤维铺层组成，并采用环氧树脂作为基体进行填充，上层碳纤维铺层和下层玻璃纤维铺层长度相同，中层玻璃纤维混合铺层中心轴线与上层碳纤维铺层和下层玻璃纤维铺层的中心轴线重合，且中层玻璃纤维混合铺层长度小于上层碳纤维铺层，本发明具有良好的承载力，以及良好的抗拉、抗压和抗剪性能，并且具有质量轻，节能和成本低等优点。
Description
技术领域
本发明属于汽车板簧技术领域，尤其涉及一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧。
背景技术
板弹簧多用于车辆底盘的减震，以往用弹簧钢制造，自重较大，对车辆的冲击力大，随着汽车的逐渐普及，能源短缺和环境污染问题也日益凸显，采用复合材料板弹簧代替传统钢板弹簧，是实现车辆轻量化、节省能源的关键，而传统的复合材料板弹簧存在着承载力、抗拉、抗剪、抗压性能较差的缺陷问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。
为实现上述目的，本发明提供了一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧，保护弧形的板弹簧本体，所述板弹簧本体采用模压工艺制造，所述板弹簧本体由上层碳纤维铺层、中层玻璃纤维混合铺层和下层玻璃纤维铺层组成，并采用环氧树脂作为基体进行填充，所述上层碳纤维铺层和所述下层玻璃纤维铺层长度相同，所述中层玻璃纤维混合铺层中心轴线与所述上层碳纤维铺层和所述下层玻璃纤维铺层的中心轴线重合，且所述中层玻璃纤维混合铺层长度小于所述上层碳纤维铺层。
优选的，所述上层碳纤维铺层包括30层纤维方向为0°的碳纤维单向预浸布。
优选的，所述中层玻璃纤维混合铺层包括80层纤维方向为0°的第一玻璃纤维单向预浸布，且每两层所述第一玻璃纤维单向预浸布之间设有一层玻璃纤维编织布，所述玻璃纤维编织布具体为40层。
优选的，所述下层玻璃纤维铺层包括70层纤维方向为0°的第二玻璃纤维单向预浸布。
优选的，80层所述第一玻璃纤维单向预浸布由上至下每一层比上一层两侧分别短10mm，且下方的10层所述第一玻璃纤维单向预浸布长度均为280mm，形成中间平台。
优选的，所述碳纤维单向预浸布、所述玻璃纤维编织布和所述第二玻璃纤维单向预浸布的长度均为1400-2000mm。
优选的，所述板弹簧本体中部可拆卸连接有加载盒。
优选的，所述板弹簧本体两端分别可拆卸连接有护板。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
通过将板弹簧本体上层设置为上层碳纤维铺层不仅能够减轻重量，而且能够提高板弹簧本体整体的抗拉性能，通过将板弹簧本体的中层设置为中层玻璃纤维混合铺层，能够进一步提高板弹簧本体整体的抗拉、抗压和抗剪性能，并通过将板弹簧本体的底层设置为下层玻璃纤维铺层与中层玻璃纤维混合铺层配合，起到缓冲作用，提高板弹簧本体整体的承载力，本发明具有良好的承载力，以及良好的抗拉、抗压和抗剪性能，并且具有质量轻，节能和成本低等优点。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明板弹簧本体的分层示意图。
图中：1、板弹簧本体；2、上层碳纤维铺层；3、中层玻璃纤维混合铺层；4、下层玻璃纤维铺层；5、加载盒；51、上加载盒；52、下加载盒；6、护板；61、上护板；62、U型下护板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-2所示，本实施例提供一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧，保护弧形的板弹簧本体1，所述板弹簧本体1采用模压工艺制造，所述板弹簧本体1由上层碳纤维铺层2、中层玻璃纤维混合铺层3和下层玻璃纤维铺层4组成，并采用环氧树脂作为基体进行填充，所述上层碳纤维铺层2和所述下层玻璃纤维铺层4长度相同，所述中层玻璃纤维混合铺层3中心轴线与所述上层碳纤维铺层2和所述下层玻璃纤维铺层4的中心轴线重合，且所述中层玻璃纤维混合铺层3长度小于所述上层碳纤维铺层2。
通过将板弹簧本体1上层设置为上层碳纤维铺层2不仅能够减轻重量，而且能够提高板弹簧本体1整体的抗拉性能，通过将板弹簧本体1的中层设置为中层玻璃纤维混合铺层3，能够进一步提高板弹簧本体1整体的抗拉、抗压和抗剪性能，并通过将板弹簧本体1的底层设置为下层玻璃纤维铺层4与中层玻璃纤维混合铺层3配合，起到缓冲作用，提高板弹簧本体1整体的承载力。
进一步优化方案，所述上层碳纤维铺层2包括30层纤维方向为0°的碳纤维单向预浸布。
通过碳纤维单向预浸布的优越的抗拉性能来承载上层的拉应力，相比纯玻璃纤维板簧可以减少铺层厚度，减轻板簧重量，减重约25％。
进一步优化方案，所述中层玻璃纤维混合铺层3包括80层纤维方向为0°的第一玻璃纤维单向预浸布，且每两层所述第一玻璃纤维单向预浸布之间设有一层玻璃纤维编织布，所述玻璃纤维编织布具体为40层。
通过第一玻璃纤维单向预浸布和玻璃纤维编织布的横向力学性能起到承载横向载荷、抗拉、抗压和抗剪的作用。
进一步优化方案，所述下层玻璃纤维铺层4包括70层纤维方向为0°的第二玻璃纤维单向预浸布。
第二玻璃纤维单向预浸布与第一玻璃纤维单向预浸布一起起到缓冲抗压的作用。
进一步优化方案，80层所述第一玻璃纤维单向预浸布由上至下每一层比上一层两侧分别短10mm，且下方的10层所述第一玻璃纤维单向预浸布长度均为280mm，形成中间平台。
通过中间80层的第一玻璃纤维单向预浸布来调整板弹簧本体1厚度，可适当调整若干第一玻璃纤维单向预浸布长度以便匹配工艺条件。
进一步优化方案，所述碳纤维单向预浸布、所述玻璃纤维编织布和所述第二玻璃纤维单向预浸布的长度均为1400-2000mm。
根据某车型的板簧空间和相关计算公式制成板弹簧本体1尺寸：跨距L为1400mm，弧高(静挠度)为60mm，
宽度为80mm，端部平台长度300mm，中间平台长度280mm。中间平台长度由车型空间确定，其余参数具体计算公式如下：
静挠度(mm)
| 应用场合 | 前弹簧 | 后弹簧 |
| 轻型汽车 | 60-90 | 90-115 |
| 公共汽车 | 100-180 | 125-190 |
| 载货汽车 | 50-100 | 90-150 |
板弹簧的伸直长度L
| 应用场合 | 前弹簧 | 后弹簧 |
| 轻型汽车 | 33％轴距 | 45％轴距 |
| 载货汽车 | 25-35％轴距 | 30-40％轴距 |
进一步优化方案，所述板弹簧本体1中部可拆卸连接有加载盒5。
加载盒5由上加载盒51、下加载盒52组成，安装于板弹簧本体1中间平台位置，起到均匀传递载荷的作用。
进一步优化方案，所述板弹簧本体1两端分别可拆卸连接有护板6。
护板6由上护板61和U型下护板62组成，起到支撑和保护端部的作用。
本发明的铺层方式充分地发挥了碳纤维抗拉强度高的优点，也克服了碳纤维刚度大，减震效果不佳的缺点，而且成本比纯碳纤维复合材料板簧成本显著下降，有助于汽车节能减排，从而缓解能源短缺和环境污染，又可以提高整车的动力性能和操控性能。
本发明的层压模压工艺采用多次预成型一次固化的方式进行具体如下：下料-模具涂脱模剂—模具预热-第一次铺层-第一次预成型-第二次铺层-第二次预成型-第三次铺层-第三次预成型-固化-二次加工-检验检测-合格产品出厂。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧，其特征在于：保护弧形的板弹簧本体(1)，所述板弹簧本体(1)采用模压工艺制造，所述板弹簧本体(1)由上层碳纤维铺层(2)、中层玻璃纤维混合铺层(3)和下层玻璃纤维铺层(4)组成，并采用环氧树脂作为基体进行填充，所述上层碳纤维铺层(2)和所述下层玻璃纤维铺层(4)长度相同，所述中层玻璃纤维混合铺层(3)中心轴线与所述上层碳纤维铺层(2)和所述下层玻璃纤维铺层(4)的中心轴线重合，且所述中层玻璃纤维混合铺层(3)长度小于所述上层碳纤维铺层(2)；
所述中层玻璃纤维混合铺层(3)包括80层纤维方向为0°的第一玻璃纤维单向预浸布，且每两层所述第一玻璃纤维单向预浸布之间设有一层玻璃纤维编织布，所述玻璃纤维编织布具体为40层；
80层所述第一玻璃纤维单向预浸布由上至下每一层比上一层两侧分别短10mm，且下方的10层所述第一玻璃纤维单向预浸布长度均为280mm，形成中间平台。
2.根据权利要求1所述的一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧，其特征在于：所述上层碳纤维铺层(2)包括30层纤维方向为0°的碳纤维单向预浸布。
3.根据权利要求2所述的一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧，其特征在于：所述下层玻璃纤维铺层(4)包括70层纤维方向为0°的第二玻璃纤维单向预浸布。
4.根据权利要求3所述的一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧，其特征在于：所述碳纤维单向预浸布、所述玻璃纤维编织布和所述第二玻璃纤维单向预浸布的长度均为1400-2000mm。
5.根据权利要求1所述的一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧，其特征在于：所述板弹簧本体(1)中部可拆卸连接有加载盒(5)。
6.根据权利要求1所述的一种新型碳玻纤维混杂的复合材料板弹簧，其特征在于：所述板弹簧本体(1)两端分别可拆卸连接有护板(6)。
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| CN116379080A (zh) | 2023-07-04 |
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