[发明专利]一种三维编织复合材料汽车传动轴及其制备方法

权利要求书

1.一种三维编织复合材料汽车传动轴，其特征是：包括三维编织复合材料传动轴管、三维编织复合材料万向节和三维编织复合材料连接套筒；

所述三维编织复合材料传动轴管的两端部轴管壁内设有若干个第一内滑动花键槽，所述三维编织复合材料传动轴管是由高刚度纤维混杂制成的三维立体编织预制体、沿所述三维立体编织预制体中的第一内滑动花键槽部位处预制体厚度方向的二次铺缝结构和热固性树脂复合成型；

所述三维编织复合材料万向节是由万向节端头和与万向节端头相连万向节套管组成，所述万向节套管的壁内设有若干个第二内滑动花键槽，所述三维编织复合材料万向节包括高刚度碳纤维和高强高韧性纤维混杂制成的三维立体编织预制体、沿所述三维立体编织预制体中的第二内滑动花键槽部位处预制体厚度方向的二次铺缝结构和热固性树脂复合成型；

所述三维编织复合材料连接套筒的筒壁设有若干个与第一内滑动花键槽和第二滑动花键槽相匹配的外滑动花键，所述外滑动花键与所述筒壁连接处设有金属增强件，所述三维编织复合材料连接套筒包括高强高韧纤维混杂制成的三维立体编织预制体、沿所述三维立体编织预制体中的外滑动花键部位处预制体厚度方向的二次铺缝结构和热固性树脂复合成型。

2.如权利要求1所述的汽车传动轴，其特征是：所述三维编织复合材料传动轴管中，所述高刚度纤维选用高模量碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、玄武岩纤维的任意两种或两种以上混杂组合。

3.如权利要求2所述的汽车传动轴，其特征是：所述高模量碳纤维为M40J碳纤维和/或M60J碳纤维。

4.如权利要求2所述的汽车传动轴，其特征是：所述高模量碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、玄武岩纤维的混杂比例根据实际工况要求灵活调整。

5.如权利要求1所述的汽车传动轴，其特征是：所述三维编织复合材料万向节中，高刚度碳纤维为M40J碳纤维和/或M60J碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、玄武岩纤维中的任意一种；高强高韧性纤维为T300及其以上的碳纤维、芳纶纤维、UHMWPE纤维中的任意一种。

6.如权利要求1所述的汽车传动轴，其特征是：所述万向节端头与万向节端头采用一体化编织成型的方式，内外径规格、厚度以及长度根据车辆要求而灵活调整。

7.如权利要求6所述的汽车传动轴，其特征是：万向节端头选用十字轴式、球笼式、球叉式的任意一种形式。

8.如权利要求1所述的汽车传动轴，其特征是：所述三维编织复合材料连接套筒中，所述高强高韧性纤维为T300及其以上的碳纤维、芳纶纤维、UHMWPE纤维的任意两种混杂组合。

9.如权利要求8所述的汽车传动轴，其特征是：两种纤维的混杂比例根据实际工况要求灵活调整。

10.如权利要求1所述的汽车传动轴，其特征是：所述三维立体编织预制体选用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向中的一种或多种三维编织结构进行组合编织。

11.如权利要求1所述的汽车传动轴，其特征是：所述二次铺缝结构所用的铺缝纤维为高强度碳纤维，高强度碳纤维为T300及其以上的碳纤维。

12.如权利要求1所述的汽车传动轴，其特征是：所述二次铺缝结构的铺缝纤维占整个三维立体编织预制体纤维的重量比为5~50%。

13.如权利要求1所述的汽车传动轴，其特征是：所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂的任意一种。

14.如权利要求1所述的汽车传动轴，其特征是：最终制得的三维编织复合材料汽车传动轴树脂的含量为35~50%。

15.一种三维编织复合材料汽车传动轴的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）通过高模量碳纤维、碳化硅纤维、玄武岩纤维中的两种或两种以上的混杂纤维组合、采用三维多向编织方式制成传动轴管三维立体编织预制体；

（2）通过高刚度碳纤维和高强高韧性纤维混杂纤维组合、采用三维多向编织方式制成万向节三维立体编织预制体；

（3）通过高强度碳纤维、芳纶纤维、UHMWPE纤维中的两种的混杂纤维组合、采用内嵌金属增强件的三维多向编织方式制成连接套筒的三维立体编织预制体；

（4）对步骤（1）中的第一内滑动花键槽、步骤（2）中的第二内滑动花键槽和步骤（3）中的外滑动花键部位采用高强度碳纤维在预制体厚度方向上进行二次铺缝强化；

（5）采用热固性树脂基体对步骤（4）中的三维立体编织预制体浸渍、复合固化成型。