[发明专利]一段式复合材料汽车传动轴的制备方法

说明书

本发明公开一种一段式复合材料汽车传动轴的制备方法，该汽车传动轴包括分别与具有内螺纹的复合材料管两端连接的十字万向节和球笼式万向节，十字万向节与汽车动力系统连接，球笼式万向节与后桥系统采用法兰形式连接，首先通过开有螺旋状螺槽的外螺纹模具制备复合材料管，然后在该复合材料管两端连接十字万向节和球笼式万向节制备而成。本发明的复合材料传动轴充分发挥了复合材料比钢制传动轴的固有频率高的优势，具有极高的疲劳性和静扭强度等特点，可满足汽车在运动过程中对传动轴长度和角度的变化的要求，可应用于乘用车、卡车、商务车、越野车和跑车等前置后驱的车型。

技术领域

本发明属于复合材料领域，涉及一种一段式复合材料汽车传动轴的制备方法。

背景技术

复合材料管件是工程上常用的一种结构件，管型制品的特点是中空、环向连续封闭、轴向具有一定的长度，具有较高的轴向和环向力学性能，可用于承受轴向拉压、弯曲和扭转，具有较高的结构效率，是各种结构中常见的结构零部件形式之一。常见的管型制品有飞机、车船、机械中的传动轴、飞机/直升机上的尾椎管\导弹桶身/头椎/尾喷管、螺旋桨/旋翼/风机叶片蒙皮的异形截面管、筒型压力容器、空间桁架常用的管型受力杆件、缓冲吸能装置中的吸能管、飞机/直升机结构中的管梁、工业管道、弯头等。在材料轻量化的今天，抗弯和抗扭强度高的更轻的复合材料管成为了近年来结构件的必要选择。目前一般采用厚度较大的铺层提高复合材料的抗弯和抗扭转疲劳性能。有报道采用石膏模具制备具有竹节结构增强的复合材料管，抗弯刚度、抗弯和抗扭转疲劳性能差，且其制备方法复杂，不可能实现批量化(CN101214729A)。

目前用于大多数传动轴的材质为钢质，复合材料科传动轴具有重量轻，强度高，适用于长跨距、大扭矩、高转速应用，热膨胀系数低，可隔绝噪声与振动等优点，可以满足不同的工程应用。已报道的汽车传动轴大部分是两段式，未见报道的一段式复合材料传动轴且可提供长度和角度变化结构的文献，本发明可以实现高强复合材料汽车传动轴的制备，解决在实际应用中适度调节长度和角度的难题。可根据不同的应用性能要求制备重量轻、强度高、大扭矩、高转速的汽车复合材料传动轴。该传动轴可提高使用安全性和燃油效率，有效隔绝噪声与减震。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提出一种一段式复合材料汽车传动轴的制备方法，该发明可制备疲劳性好、刚度高，静扭强度高等特点的汽车传动轴，并作为一体件充分满足了的汽车在运动过程中对传动轴长度的变化的要求。

为实现上述目的，本发明可通过以下技术方案予以解决：

一段式复合材料汽车传动轴的制备方法，包括分别与具有内螺纹的复合材料管两端连接的十字万向节和球笼式万向节，所述十字万向节与汽车动力系统连接，所述球笼式万向节与后桥系统采用法兰形式连接，所述制备方法包括以下步骤：

1)具有内螺纹的复合材料管制备：

a、将预浸料缠绕至外螺纹模具上，所述外螺纹模具为开有螺旋状螺槽的螺柱，首先预浸料在0～10N的张力条件下，按照0～90°的角度在模具上缠绕一层；

b、再以10～30N张力条件下按照螺槽的角度缠绕到螺槽内；

c、重复步骤a和b反复缠绕2～50次将螺槽缠满；

d、然后按照预浸料与模具轴向成0～90°将预浸料在5～30N张力的条件下缠绕5～100层结束缠绕，形成复合材料管；

e、最后将所述复合材料管固化定型后通过反方向旋转脱出所述外螺纹模具，得到具有内螺纹加强筋的复合材料管；

2)将十字万向节通过胶结或机械连接到步骤1)制得的具有内螺纹加强筋的复合材料管的一端或在所述复合材料管缠绕时直接缠绕在复合材料管的金属法兰上；