[發(fā)明專利]碳纖維復(fù)合空心軸及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810366862.4 | 申請(qǐng)日: | 2018-04-23 | 
| 公開(kāi)(公告)號(hào): | CN108518404A | 公開(kāi)(公告)日: | 2018-09-11 | 
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 王鈞;鄒毅;楊小利;段華軍;蔡浩鵬;王翔 | 申請(qǐng)(專利權(quán))人: | 武漢理工大學(xué) | 
| 主分類號(hào): | F16C3/02 | 分類號(hào): | F16C3/02 | 
| 代理公司: | 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102 | 代理人: | 鄔麗明 | 
| 地址: | 430070 湖*** | 國(guó)省代碼: | 湖北;42 | 
| 權(quán)利要求書(shū): | 查看更多 | 說(shuō)明書(shū): | 查看更多 | 
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 空心軸 增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件 內(nèi)管 外管 碳纖維復(fù)合 制備 碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料 力學(xué)性能要求 種碳纖維 周向排列 軸向方向 復(fù)合材料 有效地 內(nèi)壁 外壁 軸向 施用 復(fù)合 延伸 保證 | ||
本發(fā)明涉及一種碳纖維復(fù)合空心軸及其制備方法。該碳纖維復(fù)合空心軸包括內(nèi)管、外管以及多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件;所述多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件設(shè)置于所述內(nèi)管的外壁和所述外管的內(nèi)壁之間,所述多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件沿內(nèi)管和外管的周向排列,所述多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件的長(zhǎng)度沿著所述內(nèi)管和外管的軸向方向延伸,所述空心軸的材質(zhì)為碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料。本發(fā)明極大的改善了復(fù)合材料空心軸沿軸向的強(qiáng)度,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)改善了軸縱向截面的剛度,從而易于推廣。并通過(guò)結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì),既有效地減輕了空心軸的重量,又保證了空心軸的力學(xué)性能要求,同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性,達(dá)到“因材施用,物盡其用”。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種碳纖維復(fù)合高強(qiáng)度高剛度空心軸及其制備方法。
背景技術(shù)
工業(yè)設(shè)備離不開(kāi)承軸的配合使用,軸的種類是多種多樣的,就最明顯的不同種類來(lái)說(shuō),分為空心軸與實(shí)心軸。根據(jù)材料力學(xué)分析,在轉(zhuǎn)軸傳遞扭矩時(shí),從徑向截面看,越外的地方傳遞有效力矩的作用越大,所以一般可采用空心軸代替實(shí)心軸,以減少轉(zhuǎn)軸的自重。
隨著材料成形技術(shù)的發(fā)展,空心軸由于具有節(jié)材、重量輕、力學(xué)性能好的特點(diǎn)將逐漸取代傳統(tǒng)的實(shí)心軸,成為軸類件的優(yōu)先選擇。傳統(tǒng)的空心軸加工方法有自由鍛造、徑向精鍛、機(jī)加工等,但加工精度低而且有廢料,費(fèi)時(shí)等缺點(diǎn)。
現(xiàn)階段汽車、輪船傳動(dòng)軸部件以及各類托輥都是金屬材質(zhì),考慮到傳動(dòng)軸的受力情況比較復(fù)雜,尤其是要承受很大的扭矩,金屬材質(zhì)的軸會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品重量很大。故如何實(shí)現(xiàn)輕量化是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究熱點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高強(qiáng)度高剛度的碳纖維復(fù)合空心軸及其制備方法。該空心軸制備工藝簡(jiǎn)單,易于推廣。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明公開(kāi)的技術(shù)方案是:
一種碳纖維復(fù)合空心軸,所述碳纖維復(fù)合空心軸包括內(nèi)管、外管以及多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件;所述多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件設(shè)置于所述內(nèi)管的外壁和所述外管的內(nèi)壁之間,所述多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件沿內(nèi)管和外管的周向排列,所述多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件的長(zhǎng)度沿著所述內(nèi)管和外管的軸向方向延伸,所述空心軸的材質(zhì)為碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料。
上述方案中,所述每個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件的截面形狀為扇形、梯形、三角形、工字型或矩形。
上述方案中,所述每個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件的截面形狀為圓形。
上述方案中,所述纖維復(fù)合空心軸還包括填充于多個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件之間空隙的填料,所述填料為碳纖維和樹(shù)脂的混合輕質(zhì)填料。
上述方案中,每個(gè)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件的壁厚為2~20mm。
上述方案中,所述空心軸長(zhǎng)度為0.1~20m,外徑為10~500mm。
上述方案中,所述內(nèi)管和外管的壁厚為3~40mm。
上述方案中,所述樹(shù)脂包括環(huán)氧樹(shù)脂、乙烯基酯樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂。
所述的碳纖維復(fù)合空心軸的制備方法,所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件由碳纖維拉擠制成;所述內(nèi)管和外管采用碳纖維紗纏繞制成。
本發(fā)明具有以下有益效果:根據(jù)承受載荷的要求進(jìn)行力學(xué)分析設(shè)計(jì),采用拉擠結(jié)合環(huán)向纏繞的工藝在受力方向上相應(yīng)增強(qiáng)該方向的強(qiáng)度,極大的改善了復(fù)合材料空心軸沿軸向的強(qiáng)度,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)改善了軸縱向截面的剛度,從而易于推廣。并通過(guò)結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì),既有效地減輕了空心軸的重量,又保證了空心軸的力學(xué)性能要求,同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性,達(dá)到“因材施用,物盡其用”。
附圖說(shuō)明
圖1是實(shí)施例1所提供的碳纖維復(fù)合空心軸的整體縱向截面圖。
圖2是實(shí)施例1中的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件的縱向截面圖。
圖3是實(shí)施例2所提供的碳纖維復(fù)合空心軸的整體縱向截面圖。
具體實(shí)施方式
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