肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其包括傳動(dòng)軸軸體(1)和與該傳動(dòng)軸軸體兩端相連的金屬法蘭(2)，所述傳動(dòng)軸軸體(1)為管狀，其由碳纖維復(fù)合材料經(jīng)纏繞成型構(gòu)成，其兩端為金屬法蘭(2)。本發(fā)明的碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其金屬法蘭上面的肋骨增大了與碳纖維的接觸面積，編織纏繞方法充分利用了碳纖維的強(qiáng)度，提高了傳動(dòng)軸軸體與金屬法蘭連接處的層間剪切強(qiáng)度和連接強(qiáng)度，使之可以更平穩(wěn)地傳遞扭矩。提高了碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的連接可靠性。擴(kuò)大了碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的應(yīng)用領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳動(dòng)軸領(lǐng)域，更具體的涉及一種肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸。

【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維是復(fù)合材料中重要的增強(qiáng)材料之一，碳纖維復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高剛度、重量輕、耐腐蝕以及優(yōu)異的電性能等，從其發(fā)展初期開(kāi)始就受到各個(gè)國(guó)家的高度重視。采用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸可以滿足傳動(dòng)系統(tǒng)減震、降噪、減輕傳動(dòng)軸的重量，優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高傳動(dòng)系統(tǒng)的性能。
[0003]碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、風(fēng)力發(fā)電、機(jī)車(chē)和船舶推進(jìn)裝置等各個(gè)領(lǐng)域，碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸與傳統(tǒng)的金屬傳動(dòng)軸相比重量輕、耐腐蝕、振動(dòng)衰減大、噪聲低、不導(dǎo)磁、免維護(hù)、應(yīng)用于較長(zhǎng)軸系時(shí)，可減少支撐軸承數(shù)量。碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)軸系扭轉(zhuǎn)載荷的平穩(wěn)傳遞，碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸與兩端金屬法蘭之間的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
[0004]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸軸體在成型過(guò)程中碳纖維束與金屬法蘭纏繞、與金屬法蘭上面的肋骨式加強(qiáng)板編織纏繞形成一個(gè)整體，碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸編織纏繞成型后與金屬法蘭一同固化，形成完整的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種適用于多種用途的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，該碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸可以更平穩(wěn)地傳遞扭矩，提高了傳動(dòng)軸的連接可靠性，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。
[0006]本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案解決其技術(shù)問(wèn)題:
[0007]本發(fā)明提供的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，包括傳動(dòng)軸軸體和與該傳動(dòng)軸軸體兩端相連的金屬法蘭。所述傳動(dòng)軸軸體為管狀，其由碳纖維復(fù)合材料經(jīng)纏繞成型構(gòu)成，其兩端為金屬法蘭。
[0008]所述的金屬法蘭上沿其圓周方向均布有9個(gè)肋骨式加強(qiáng)板。
[0009]所述的9個(gè)肋骨式加強(qiáng)板為金屬材質(zhì)。
[0010]所述的9個(gè)肋骨式加強(qiáng)板先插入金屬法蘭上對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi)，再在金屬法蘭盤(pán)的端部與法蘭盤(pán)焊接成為一體。
[0011]所述的傳動(dòng)軸軸體在成型過(guò)程中，碳纖維束與金屬法蘭纏繞、與金屬法蘭上面的肋骨式加強(qiáng)板編織纏繞形成一個(gè)整體，該傳動(dòng)軸軸體編織纏繞成型后與金屬法蘭一同固化成型，形成完整的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸。
[0012]所述的碳纖維束與金屬法蘭上面的肋骨式加強(qiáng)板編織纏繞成型過(guò)程中，以肋骨式加強(qiáng)板為經(jīng)線，以碳纖維束為緯線，碳纖維束與9個(gè)肋骨式加強(qiáng)板之間為交叉編織，碳纖維束與肋骨式加強(qiáng)板相遇后上下交替接觸；碳纖維束在編織同時(shí)繞肋骨式加強(qiáng)板圓周方向纏繞。
[0013]所述的金屬法蘭上的相應(yīng)連接部位設(shè)計(jì)有8個(gè)用于與聯(lián)軸節(jié)相連的連接孔。
[0014]本發(fā)明肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸具有以下的主要的優(yōu)點(diǎn):
[0015]1.強(qiáng)度高、質(zhì)量輕。
[0016]本發(fā)明肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸在其成型過(guò)程中與金屬法蘭纏繞、與金屬法蘭上面的肋骨式加強(qiáng)板編織纏繞形成一個(gè)整體，碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸編織纏繞成型后與金屬法蘭一同固化，形成完整的具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸。
[0017]2.固有頻率高。
[0018]采用碳纖維復(fù)合材料較金屬材料的質(zhì)量大大減輕，在相同的結(jié)構(gòu)尺寸下肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸具有更高的固有頻率高。
[0019]3.提高了碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的連接可靠性。
[0020]因本發(fā)明肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的金屬法蘭上面的肋骨增大了與碳纖維的接觸面積，編織纏繞方法充分利用了碳纖維的強(qiáng)度，增加了傳動(dòng)軸金屬法蘭連接處的層間剪切強(qiáng)度和碳纖維復(fù)合材料與金屬法蘭的連接強(qiáng)度，使之可以更平穩(wěn)地傳遞扭矩，提高了肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的連接可靠性。
[0021]4.優(yōu)秀的抗腐蝕、抗輻射性能。
[0022]5.低熱膨脹系數(shù)。
[0023]6.擴(kuò)大了碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0024]因?yàn)樯鲜鑫鍌€(gè)優(yōu)點(diǎn)肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸可以應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖2是圖1金屬法蘭結(jié)構(gòu)處的剖視圖。
[0027]圖3是帶有肋骨式加強(qiáng)板的金屬法蘭結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖4是圖3的左視圖。
[0029]圖5是碳纖維束與肋骨式加強(qiáng)板交叉編織纏繞剖切面示意圖。
[0030]圖6是碳纖維束與肋骨式加強(qiáng)板交叉編織纏繞示意圖。
[0031〕 圖7是圖6的剖切左視圖。
[0032]圖中:1.傳動(dòng)軸軸體么金屬法蘭；3丨肋骨式加強(qiáng)板；4碳纖維束在連接孔。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限定本發(fā)明。
[0034]本發(fā)明提供的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括傳動(dòng)軸軸體1和該軸體兩端的金屬法蘭2，其中:傳動(dòng)軸軸體1為管狀，其由碳纖維復(fù)合材料經(jīng)纏繞成型構(gòu)成，其兩端為與之相連的金屬法蘭2。
[0035]所述金屬法蘭2，其結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示，沿該金屬法蘭的圓周方向均布有9個(gè)肋骨式加強(qiáng)板3，肋骨式加強(qiáng)板3先插入金屬法蘭2上對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi)，再在金屬法蘭盤(pán)2的端部與法蘭盤(pán)焊接成為一體。金屬法蘭2上的相應(yīng)連接部位設(shè)計(jì)有8個(gè)連接孔5，用于與聯(lián)軸節(jié)連接。
[0036]所述傳動(dòng)軸軸體1在成型過(guò)程中碳纖維束4與金屬法蘭2纏繞、與金屬法蘭2上面的肋骨式加強(qiáng)板3編織纏繞形成一個(gè)整體，該傳動(dòng)軸軸體1編織纏繞成型后與金屬法蘭2 一同固化，形成完整的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸(圖1、圖2)。
[0037]所述碳纖維束4在編織纏繞成型過(guò)程中，參見(jiàn)圖5、圖6和圖7，以肋骨式加強(qiáng)板3為經(jīng)線，以碳纖維束4為緯線，碳纖維束4與9個(gè)肋骨式加強(qiáng)板3之間為交叉編織，碳纖維束4與肋骨式加強(qiáng)板相遇后上下交替接觸。碳纖維束4在編織同時(shí)繞肋骨式加強(qiáng)板3的圓周方向纏繞。
[0038]所述碳纖維復(fù)合材料是指碳纖維與樹(shù)脂基體復(fù)合制成的結(jié)構(gòu)材料。碳纖維纏繞成型工藝即將碳纖維束浸上樹(shù)脂，然后按照一定的規(guī)律纏繞在芯模上，最后經(jīng)加熱使樹(shù)脂固化成型。它的一個(gè)突出特點(diǎn)是能夠按照制品的受力情況，將纖維按一定規(guī)律排布，從而充分發(fā)揮纖維的強(qiáng)度，獲得輕質(zhì)高強(qiáng)的制品。
【權(quán)利要求】
1.一種肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，包括傳動(dòng)軸軸體(I)和與該傳動(dòng)軸軸體兩端相連的金屬法蘭(2)，其特征在于所述傳動(dòng)軸軸體(I)為管狀，其由碳纖維復(fù)合材料經(jīng)纏繞成型構(gòu)成，其兩端為金屬法蘭(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于所述的金屬法蘭(2)上沿其圓周方向均布有9個(gè)肋骨式加強(qiáng)板(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于所述的9個(gè)肋骨式加強(qiáng)板(3)為金屬材質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于所述的9個(gè)肋骨式加強(qiáng)板(3)先插入金屬法蘭(2)上對(duì)應(yīng)的凹槽內(nèi)，再在金屬法蘭盤(pán)(2)的端部與法蘭盤(pán)焊接成為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于所述的傳動(dòng)軸軸體(I)在成型過(guò)程中，碳纖維束(4)與金屬法蘭(2)纏繞、與金屬法蘭(2)上面的肋骨式加強(qiáng)板(3)編織纏繞形成一個(gè)整體，該傳動(dòng)軸軸體(I)編織纏繞成型后與金屬法蘭(2)一同固化成型，形成完整的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于所述的碳纖維束(4)與金屬法蘭(2)上面的肋骨式加強(qiáng)板(3)編織纏繞成型過(guò)程中，以肋骨式加強(qiáng)板(3)為經(jīng)線，以碳纖維束(4)為緯線，碳纖維束(4)與9個(gè)肋骨式加強(qiáng)板(3)之間為交叉編織，碳纖維束(4)與肋骨式加強(qiáng)板相遇后上下交替接觸；碳纖維束(4)在編織同時(shí)繞肋骨式加強(qiáng)板圓周方向纏繞。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肋骨式編織纏繞碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于所述的金屬法蘭(2)上的相應(yīng)連接部位設(shè)計(jì)有8個(gè)用于與聯(lián)軸節(jié)相連的連接孔(5)。
【文檔編號(hào)】F16C3/02GK104454944SQ201410495178
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】王雪萊, 周祖德, 丁國(guó)平, 宋春生, 章橋新, 張錦光, 胡業(yè)發(fā) 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)