[发明专利]一种承载大扭矩的方程式赛车碳纤维半轴及其制备方法

说明书

本发明公开了一种本发明所设计的承载大扭矩的方程式赛车碳纤维半轴及其制备方法，其中碳纤维半轴包括碳纤维半轴主体和半轴接头，所述碳纤维半轴主体为空心套筒状，所述半轴接头为金属材质，包括花键段和和与碳纤维半轴主体连接胶接段，所述胶接段包括胶接槽和与碳纤维半轴主体内径相同的定心凸台。本发明所述的碳纤维半轴重量轻、具有更小的转动惯量，耐腐蚀性好，耐疲劳强度强，寿命高。

技术领域

本发明涉及方程式赛车碳纤维半轴，具体地指一种承载大扭矩的方程式赛车碳纤维半轴及其制备方法。

技术背景

赛车半轴作为赛车的差速器与驱动轮之间的传递扭矩的轴，承受着较大的扭矩，且须在扭矩及转速变化极大的工况下中稳定工作。为此，赛车半轴应有足够的扭转强度、刚度及疲劳强度，以使在赛车起步、提速过程中保持稳定高效的性能，且能在高强度的工况下保持足够的可靠性与寿命。目前，方程式赛车半轴多采用金属半轴，转动惯量较大，传动平顺性有一定影响，且轻量化与共振问题上也存在不足。

发明内容

为了完善现有赛车半轴存在的以上不足，本发明提供一种质量轻，使用寿命长的新型承载大扭矩的方程式赛车碳纤维半轴及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明所设计的承载大扭矩的方程式赛车碳纤维半轴，其特殊之处在于：包括碳纤维半轴主体和半轴接头，所述碳纤维半轴主体为内径为35mm的空心套筒状，所述半轴接头为金属材质，包括花键段和和与碳纤维半轴主体连接胶接段，所述胶接段包括胶接槽和与碳纤维半轴主体内径相同的定心凸台。

进一步地，所述胶接段与花键段连接处设置有限位凸台。

更进一步地，所述胶接段设置有减重凹槽，所述减重凹槽开口位于胶接段端头。

再进一步地，所述花键段设置有轴向通孔，所述轴向通孔与减重凹槽连通。

再进一步地，所述定心凸台与胶接槽的高度差为0.2mm。

再进一步地，所述胶接槽和定心凸台交替布置，且胶接槽的总长度大于75mm。

一种如权利要求1所述承载大扭矩的方程式赛车碳纤维半轴的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1、制备碳纤维半轴主体：采用半干法缠绕成型的方法将碳纤维/环氧树脂复合材料按不同的角度逐层绕在直径为35mm的芯模上形成碳纤维半轴主体，成型后脱膜取出碳纤维半轴主体，并对碳纤维半轴主体进行打磨处理；

S2制备半轴接头：将合金钢棒料进行加工，得到半轴接头半成品，并对连接三球销的花键段进行高频淬火的热处理，热处理后再进行装配性的精加工得到半轴接头成品；

S3粘接碳纤维半轴主体和半轴接头：用砂纸对半轴接头的粘接区域进行内表面打磨，并保证留有0.2mm的粘接厚度，胶粘总长度为75mm；对加工好的半轴接头及碳纤维半轴主体进行粘接连接，并在常温静止固化24h 以上。

优选地，所述步骤s1中所述的采用半干法缠绕成型的方法将碳纤维/ 环氧树脂复合材料按不同的角度逐层绕在芯模上形成碳纤维半轴主体具体为：将碳纤维/ 环氧树脂复合材料共20层，按90°、[±15°]₂、[±45°]₂、 [90°]₂、[±45°]₂、[±15°]₂、90°组成绕在芯模上。其中轴向为0°，顺时针为负角度，逆时针为正角度，[±15°]₂表示+15°、-15°、+15°、 -15°的铺层顺序。

本发明的优点在于：

1、本发明所述的承载大扭矩的方程式赛车碳纤维半轴质量较扭转强度相同的传统金属半轴减重35％-45％，具有更小的转动惯量，可使传动平顺性有效提高，大大提高赛车提速性能。