一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于汽車(chē)工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸。
【背景技術(shù)】
[0002]面對(duì)資源短缺和環(huán)境污染的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，推進(jìn)汽車(chē)輕量化以降低油耗，一直是汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的主題。復(fù)合材料因具有加工能耗低、輕質(zhì)高強(qiáng)、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、耐銹蝕、成型工藝性好等優(yōu)點(diǎn)，成為汽車(chē)工業(yè)以塑代鋼的理想材料。隨著環(huán)保和輕量化、節(jié)能等呼聲越來(lái)越高，以玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料、長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料為代表的復(fù)合材料得到了迅猛發(fā)展，主要用于汽車(chē)結(jié)構(gòu)部件的制造。
[0003]碳纖維傳動(dòng)軸具有強(qiáng)度高、重量輕、防水耐腐、熱脹系數(shù)小、吸收震動(dòng)和共振、油耗低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在國(guó)外中高端車(chē)型中獲得大量應(yīng)用，與其他纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比較更具有成為汽車(chē)輕量化材料的前途。受益于龐大的內(nèi)需市場(chǎng)，碳纖維增強(qiáng)材料汽車(chē)零部件這一細(xì)分市場(chǎng)必將有巨大的增長(zhǎng)空間。
[0004]同時(shí)，由于復(fù)合材料傳動(dòng)軸的承載較為復(fù)雜，采用某種單一連接方式通常難以保障傳動(dòng)軸長(zhǎng)期穩(wěn)定傳遞載荷的要求，例如風(fēng)力發(fā)電用復(fù)合材料傳動(dòng)軸采用膠結(jié)方式與金屬傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，長(zhǎng)期使用后經(jīng)常發(fā)生膠層破壞、脫落的現(xiàn)象。另外纖維纏繞復(fù)合材料材質(zhì)較脆且各向異性，采取機(jī)械連接容易導(dǎo)致連接部位的應(yīng)力集中，降低連接效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是利用一整段碳纖維復(fù)合材料軸管提供一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，替代四驅(qū)車(chē)上的兩段式金屬傳動(dòng)軸，除達(dá)到一般承載要求外，還要滿(mǎn)足減重和抗疲勞性的碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，同時(shí)解決復(fù)合材料軸管與金屬件之間的連接問(wèn)題。
[0006]為此，本實(shí)用新型提供了一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，包括軸管、第一法蘭叉，所述軸管為一段，該軸管兩端均連接有第一法蘭叉，其中一個(gè)第一法蘭叉通過(guò)十字軸連接有滑動(dòng)叉，該滑動(dòng)叉另一端連接有第二法蘭叉，另一個(gè)法蘭叉連接有底座；
[0007]所述軸管為碳纖維復(fù)合材料，該碳纖維復(fù)合材料為碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂。
[0008]所述兩端第一法蘭叉均通過(guò)過(guò)盈連接插接在軸管內(nèi)，該第一法蘭叉與軸管的連接面上均設(shè)有齒紋，軸管與第一法蘭叉的接觸面上設(shè)有粘結(jié)層。
[0009]所述軸管與第一法蘭叉的連接部位管壁增厚1-2_。
[0010]所述軸管與第一法蘭叉過(guò)盈連接部位的過(guò)盈量不超過(guò)0.5_。
[0011]所述粘結(jié)層為環(huán)氧樹(shù)脂。
[0012 ] 所述碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂中碳纖維為T(mén)300、T700或T800中的一種。
[0013]所述環(huán)氧樹(shù)脂為E_44(6101)環(huán)氧樹(shù)脂。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型提供的這種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，用碳纖維復(fù)合材料圓柱形管體結(jié)構(gòu)替代鑄鋼棒材制造傳動(dòng)軸，相對(duì)于不銹鋼傳動(dòng)軸，復(fù)合材料傳動(dòng)軸減重達(dá)20%以上，同時(shí)滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求；第一法蘭叉和軸管通過(guò)過(guò)盈連接、膠結(jié)和齒紋連接三種方式結(jié)合進(jìn)行連接，膠結(jié)結(jié)構(gòu)具有一定的韌性和變形補(bǔ)償能力，不僅降低了連接部位應(yīng)力集中的現(xiàn)象，同時(shí)膠結(jié)與過(guò)盈連接并用的方式增強(qiáng)了連接部位的強(qiáng)度和抗變形能力，實(shí)現(xiàn)軸系扭轉(zhuǎn)、拉、壓載荷的平穩(wěn)傳遞，可以廣泛應(yīng)用于新能源汽車(chē)的傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
[0015]下面將結(jié)合附圖做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型傳動(dòng)軸總成的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是軸管與第一法蘭叉的連接示意圖。
[0018]圖中:1、軸管;2、第一法蘭叉;3、十字軸;4、滑動(dòng)叉;5、第二法蘭叉;6、底座。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1:
[0020]本實(shí)施例提供了一種如圖1所示的車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，包括軸管1、第一法蘭叉2，所述軸管I為一段，該軸管I兩端均連接有第一法蘭叉2，其中一個(gè)第一法蘭叉2通過(guò)十字軸3連接有滑動(dòng)叉4，該滑動(dòng)叉4另一端連接有第二法蘭叉5，另一個(gè)法蘭叉連接有底座6;
[0021]所述軸管I為碳纖維復(fù)合材料，該碳纖維復(fù)合材料為碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂。
[0022]本實(shí)用新型提供的這種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，用碳纖維復(fù)合材料圓柱形管體結(jié)構(gòu)替代鑄鋼棒材制造傳動(dòng)軸，相對(duì)于鑄鋼傳動(dòng)軸，復(fù)合材料傳動(dòng)軸減重達(dá)20%以上，同時(shí)滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求。
[0023]實(shí)施例2:
[0024]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例提供了如圖2所示的第一法蘭叉2與軸管I連接的傳動(dòng)軸，兩端第一法蘭叉2均通過(guò)過(guò)盈連接插接在軸管I內(nèi)，該第一法蘭叉2與軸管I的連接面上均設(shè)有齒紋，軸管I與第一法蘭叉2的接觸面上設(shè)有粘結(jié)層。本實(shí)施例傳動(dòng)軸從左到右為底座6與第一法蘭叉2用十字軸3連接，第一法蘭叉2與軸管I用膠結(jié)、過(guò)盈連接和齒紋連接的方法連接，第一法蘭叉2與滑動(dòng)叉4用十字軸3連接，滑動(dòng)叉4與第二法蘭叉5用間隙配合連接。
[0025]其中，第一法蘭叉2與軸管I過(guò)盈連接的過(guò)盈量不超過(guò)0.5mm，以免破壞軸管I及影響傳動(dòng)軸的整體性能。同時(shí)，為避免連接區(qū)域破壞，軸管I與兩端第一法蘭叉2連接部位通過(guò)纏繞碳纖維復(fù)合材料增厚1-2mm。
[0026]本實(shí)施例中，復(fù)合材料為碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂為已知材料名稱(chēng)，為碳纖維浸上樹(shù)脂得來(lái)，是現(xiàn)有技術(shù)，其中碳纖維為T(mén)300、T700或T800中的一種，環(huán)氧樹(shù)脂為E-44(6101)環(huán)氧樹(shù)月旨;粘結(jié)層為E_44(6101)環(huán)氧樹(shù)脂，均勻涂敷在連接面，控制粘結(jié)劑的厚度為l_2mm和均勻性。
[0027]本實(shí)施例中，第一法蘭叉2和軸管I采用過(guò)盈連接、膠結(jié)和齒紋連接三種方式結(jié)合進(jìn)行連接，在保證軸管I連接區(qū)域的連接強(qiáng)度的同時(shí)，減少了軸管I與第一法蘭叉2連接部位的應(yīng)力集中，傳動(dòng)軸傳遞扭矩提高1.5倍以上，產(chǎn)品使用壽命提高3年以上。
[0028]傳動(dòng)軸總成試驗(yàn)結(jié)果:扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度可以達(dá)到2699.2N.m，彎曲主頻率為334.18Hz，臨界轉(zhuǎn)速可以達(dá)到15688rpm，扭轉(zhuǎn)疲勞300 N.m時(shí)疲勞壽命值大于30萬(wàn)次。
[0029]傳動(dòng)軸總成老化分析:當(dāng)碳纖維復(fù)合材料軸管使用20年時(shí)，強(qiáng)度保留率仍可以達(dá)到80%，此時(shí)的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度值仍然高達(dá)1735N.m;當(dāng)使用30年時(shí)仍可以達(dá)到70%，此時(shí)的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度值仍然高達(dá)1536N.m。這說(shuō)明碳纖維復(fù)合材料軸管使用20年乃至30年是可行的。
[0030]綜上所述，本實(shí)用新型提供的這種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，用碳纖維復(fù)合材料圓柱形管體結(jié)構(gòu)替代鑄鋼棒材制造傳動(dòng)軸，相對(duì)于鑄鋼傳動(dòng)軸，復(fù)合材料傳動(dòng)軸減重達(dá)20%以上，同時(shí)滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求;第一法蘭叉2和軸管I通過(guò)過(guò)盈連接、膠結(jié)和齒紋連接三種方式結(jié)合進(jìn)行連接，膠結(jié)結(jié)構(gòu)具有一定的韌性和變形補(bǔ)償能力，不僅降低了連接部位應(yīng)力集中的現(xiàn)象，同時(shí)膠結(jié)與過(guò)盈連接并用的方式增強(qiáng)了連接部位的強(qiáng)度和抗變形能力，實(shí)現(xiàn)軸系扭轉(zhuǎn)、拉、壓載荷的平穩(wěn)傳遞，可以廣泛應(yīng)用于新能源汽車(chē)的傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
[0031]本實(shí)施例沒(méi)有具體描述的部分都屬于本技術(shù)領(lǐng)域的公知常識(shí)和公知技術(shù)，此處不再詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]以上例舉僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限制，凡是與本實(shí)用新型相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，包括軸管(I)、第一法蘭叉(2)，其特征在于:所述軸管(I)為一段，該軸管(I)兩端均連接有第一法蘭叉(2)，其中一個(gè)第一法蘭叉(2)通過(guò)十字軸(3)連接有滑動(dòng)叉(4)，該滑動(dòng)叉(4)另一端連接有第二法蘭叉(5)，另一個(gè)法蘭叉連接有底座(6); 所述軸管(I)為碳纖維復(fù)合材料，該碳纖維復(fù)合材料為碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于:所述兩端第一法蘭叉(2)均通過(guò)過(guò)盈連接插接在軸管(I)內(nèi)，該第一法蘭叉(2)與軸管(I)的連接面上均設(shè)有齒紋，軸管(I)與第一法蘭叉(2)的接觸面上設(shè)有粘結(jié)層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于:所述軸管(I)與第一法蘭叉(2)的連接部位管壁增厚l_2mm。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于:所述軸管(I)與第一法蘭叉(2)過(guò)盈連接部位的過(guò)盈量不超過(guò)0.5_。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于:所述粘結(jié)層為環(huán)氧樹(shù)脂。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于:所述碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂中碳纖維為T(mén)300、T700或T800中的一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，其特征在于:所述環(huán)氧樹(shù)脂為E_44(6101)環(huán)氧樹(shù)脂。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于汽車(chē)工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車(chē)輛用碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸，包括軸管、第一法蘭叉，所述軸管為一段，該軸管兩端均連接有第一法蘭叉，其中一個(gè)第一法蘭叉通過(guò)十字軸連接有滑動(dòng)叉，該滑動(dòng)叉另一端連接有第二法蘭叉，另一個(gè)法蘭叉連接有底座；軸管為碳纖維復(fù)合材料，該碳纖維復(fù)合材料為碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂。本實(shí)用新型提供的傳動(dòng)軸相對(duì)于鑄鋼傳動(dòng)軸減重達(dá)20%以上，同時(shí)滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求；第一法蘭叉和軸管通過(guò)過(guò)盈連接、膠結(jié)和齒紋連接三種方式結(jié)合，在保證軸管連接區(qū)域的強(qiáng)度的同時(shí)，減少了軸管與第一法蘭叉連接部位的應(yīng)力集中，傳動(dòng)軸傳遞扭矩提高1.5倍以上，產(chǎn)品使用壽命提高3年以上。
【IPC分類(lèi)】F16C3/02
【公開(kāi)號(hào)】CN205315467
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520998813
【發(fā)明人】趙瑜昭
【申請(qǐng)人】上海航秦新材料有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2015年12月7日