CN203770362U - 一种复合材料传动轴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于复合材料设计及其制造技术，涉及一种汽车上使用的复合材料传动轴。本实用新型以传动轴的轴向为0°方向，纤维角度0°、±25°、±45°、±75°、90°的比例分别约为30％、5％、50％、5％、10％，以10层为一个单元，每个单元相邻铺层的铺层方向变化不能超过25°，设传动轴的长度为L，半径为R，在半径范围R＝50～200mm的传动轴芯模上，从内侧向外侧依次缠绕4～8个单元，长度范围为L＝500～1500mm，缠绕至零件的最终尺寸。本实用新型充分利用复合材料结构的成熟设计、制造和应用技术基础，用复合材料圆柱形管体结构替代不锈钢棒材制造传动轴，相对于不锈钢传动轴，复合材料传动轴减重达30％以上，同时满足强度和刚度要求，可以广泛应用于新能源汽车的传动轴设计领域。
Description
技术领域
本实用新型属于复合材料设计及其制造技术，涉及一种汽车上使用的复合材料传动轴结构。
背景技术
汽车轻量化是新能源汽车发展与推广使用的迫切要求，航空领域通过用复合材料替代金属材料使飞机轻量化的途径和技术，势必推广应用于汽车领域。由于复合材料相对金属有高的比强度和比刚度，可设计性强，可实现结构及功能一体化设计，使制件具有减震、隔热、降噪、抗冲击损伤、装饰等功能，复合材料替代金属材料制造汽车零部件，将有效减轻汽车结构重量，降低能源消耗，并能提高汽车安全及舒适度。
为了降低因汽车使用化石燃料而大量排放出的温室气体给大气环境造成的污染，全世界，尤其发达国家开始发展新能源汽车，目前重点是电池动力汽车，并将复合材料应用于如翼子板、车顶板、底盘、行李箱板、门内板、轮毂、引擎罩、避震弹簧、和耐热件等。以传动轴为例，可以提高材料利用率，节省能源消耗；碳纤维复合材料传动轴重量轻，可相应减轻汽车相关结构重量，从而降低油耗，经济效益可观。但是均用于重量较轻的，载荷较小的轻型汽车上，对于重型卡车上的这种载荷很大且有很高疲劳要求的复合材料传动轴来说，国内外还没有先例。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提出一种利用复合材料圆柱形管体结构，替代重型卡车上的金属传动轴，除达到一般承载要求外，还要满足减重和抗疲劳性要求的复合材料传动轴。
本实用新型的技术方案是：以传动轴的轴向为0°方向，纤维角度0°、±25°、±45°、±75°、90°的比例分别约为30%、5%、50%、5%、10%，以10层为一个单元，每个单元相邻铺层的铺层方向变化不能超过25°，设传动轴的长度为L，半径为R，在半径范围R=50～200mm的传动轴芯模上，从内侧向外侧依次缠绕4～8个单元，长度范围为L=500～1500mm，缠绕至零件的最终尺寸。
所述树脂是普通环氧树脂、改性环氧树脂、双马树脂、乙烯基树脂或其他低粘度树脂。
所述的纤维是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、天然植物纤维中的一种或几种复合，材料的状态是单向的纱线形式。
本实用新型的优点是：
充分利用复合材料结构的成熟设计、制造和应用技术基础，用复合材料圆柱形管体结构替代不锈钢棒材制造传动轴，相对于不锈钢传动轴，复合材料传动轴减重达30%以上，同时满足强度和刚度要求，可以广泛应用于新能源汽车的传动轴设计领域。
附图说明
图1是本发明整体外观。
图2是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的设计和制备技术做进一步详细说明。以一种传动轴为例，见图1。以传动轴的轴向为0°方向，纤维角度0°、±25°、±45°、±75°、90°的比例分别约为30%、5%、50%、5%、10%，以10层为一个单元，每个单元的铺层顺序按0°，0°，+25°，-25，+45°，-45°，+75°，-75°，90°，90°，缠绕至零件的最终尺寸。
实施例1：
一种缠绕和热压成型技术制造传动轴的设计与制造技术，其设计和制备的过程和方法如下：
（1）选择碳纤维及树脂为缠绕材料，前期通过材料实验确定材料性能。
（2）根据材料的性能及传动轴受到的载荷，通过有限元分析及强度计算可确定传动轴的壁厚为12mm。
（3）根据强度计算的结果，设计纤维的缠绕角度及层数如下所示：
| 铺层表 | |||
| 铺层代码 | 坐标系 | 位号 | 铺层角度 |
| 1 | A | 1,2 | 45 |
| 2 | A | 1,2 | -45 |
| 3 | A | 1,2 | 0 |
| 4 | A | 1,2 | 0 |
| 5 | A | 1,2 | 25 |
| 6 | A | 1,2 | -25 |
| 7 | A | 1,2 | 45 |
| 8 | A | 1,2 | -45 |
| 9 | A | 1,2 | 45 |
| 10 | A | 1,2 | -45 |
| 11 | A | 1,2 | 45 |
| 12 | A | 1,2 | -45 |
| 13 | A | 1,2 | 45 |
| 14 | A | 1,2 | -45 |
| 15 | A | 1,2 | 75 |
| 16 | A | 1,2 | -75 |
| 17 | A | 1,2 | 90 |
| 18 | A | 1,2 | 90 |
| 19 | A | 1,2 | 90 |
| 20 | A | 1,2 | 90 |
| 21 | A | 1,2 | 75 |
| 22 | A | 1,2 | -75 |
| 23 | A | 1,2 | 45 |
| 24 | A | 1,2 | -45 |
| 25 | A | 1,2 | 45 |
| 26 | A | 1,2 | -45 |
| 27 | A | 1,2 | 45 |
| 28 | A | 1,2 | -45 |
| 29 | A | 1,2 | 45 |
| 30 | A | 1,2 | -45 |
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| 32 | A | 1,2 | -25 |
| 33 | A | 1,2 | 0 |
| 34 | A | 1,2 | 25 |
| 35 | A | 1,2 | -25 |
| 36 | A | 1,2 | 45 |
| 37 | A | 1,2 | -45 |
| 38 | A | 1,2 | 45 |
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| 40 | A | 1,2 | 90 |
| 41 | A | 1,2 | 90 |
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| 55 | A | 1,2 | -45 |
| 56 | A | 1,2 | 45 |
| 57 | A | 1,2 | -45 |
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| 62 | A | 1,2 | 90 |
| 63 | A | 1,2 | 90 |
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| 65 | A | 1,2 | -75 |
| 66 | A | 1,2 | 75 |
| 67 | A | 1,2 | -45 |
| 6869 | AA | 1,21,2 | 45-45 |
| 70 | A | 1,2 | 45 |
| 71 | A | 1,2 | -45 |
| 72 | A | 1,2 | 45 |
| 73 | A | 1,2 | -45 |
| 74 | A | 1,2 | 45 |
| 75 | A | 1,2 | -25 |
| 76 | A | 1,2 | 25 |
| 77 | A | 1,2 | 0 |
| 78 | A | 1,2 | 0 |
| 79 | A | 1,2 | -45 |
| 80 | A | 1,2 | 45 |
（4）根据图纸要求，通过编程将纤维缠绕的方向及幅宽设定；
（5）芯镆清理洁净，并涂脱模剂烘干；
（6）将碳纤维浸上树脂，通过缠绕机在芯镆上缠绕；
（7）加热，以0.5～2.0℃/min的速度，升温至80℃±2℃下保温2小时；
（8）抽真空，保持真空压差不低于0.098MPa；
（9）进烘箱在真空加压加热条件下固化，固化条件为：120℃±3℃下固化3小时；
（10）脱模，去除边角毛刺，表面打磨，经外形尺寸检测和超声C-扫描检测，达到设计要求。
Claims (2)
1.一种复合材料传动轴，其特征在于，该传动轴包括不同长度及直径的圆柱形管体结构，以轴向为0°方向，纤维角度0°、±25°、±45°、±75°、90°的比例分别约为30%、5%、50%、5%、10%，以10层为一个单元，每个单元相邻铺层的铺层方向变化不能超过25°，设传动轴的长度为L，半径为R，在半径范围R=50～200mm的传动轴芯模上，从内侧向外侧依次缠绕4～8个单元，长度范围为L=500～1500mm，缠绕至零件的最终尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料传动轴，其特征在于，两端均安装金属接头。
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Cited By (4)
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| CN105257680A (zh) * | 2015-10-23 | 2016-01-20 | 精功（绍兴）复合材料技术研发有限公司 | 一种车用传动轴 |
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| CN113790206A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-14 | 上海涟屹轴承科技有限公司 | 复合材料传动轴及其滑动轴承 |
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- 2013-12-04 CN CN201320792530.5U patent/CN203770362U/zh not_active Expired - Lifetime
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