[發明專利]大學生方程式賽車用碳纖維傳動軸成型與制備方法

有效

• 申請號: 201811534143.5
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109571998B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 徐峰祥;唐躍友;羅宇彤;袁金呈;邵建波
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29C70/76
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 徐員蘭

本發明涉及一種大學生方程式賽車用碳纖維傳動軸成型與制備方法，利用碳纖維預浸料纏繞芯模后與連接端對接后繼續纏繞，經過纏繞后固化脫模去除芯模，之后連接花鍵端形成一體軸，碳纖維軸身為三個階段的對稱角度鋪層，金屬連接端分為為法蘭邊與內外膠合部分，花鍵端分為法蘭邊與花鍵部分，碳纖維軸身與金屬連接端采用“雙搭接?機械連接”的連接方式，使用螺栓通過法蘭邊的孔將金屬連接端與花鍵端固定。本發明的所述的傳動軸更換花鍵端就可用于多種用途，傳動軸耐用性高，纖維含量高，金屬連接端與碳纖維軸身連接強度高，傳動軸質量低，轉動慣量小，固有頻率高。

技術領域

本發明屬于復合材料和傳統機械加工領域，具體涉及了碳纖維軸狀類產品的成型工藝和回轉體零件的機械加工工藝，具體指一種大學生方程式賽車用碳纖維傳動軸成型與制備工藝。

背景技術

碳纖維是由碳元素組成的一種特殊纖維，具有一般碳素材料耐磨擦、導電、導熱等特性，同時也具有各向異性的特點。它比金屬鋁的密度小，比量高，耐鋼的比強度高，模腐蝕性好，耐疲勞強度好。在碰撞過程中，碳纖維復合材料對能量的吸收能力是鋼鐵的 5～6倍。由于其優越的性能，碳纖維已經被廣泛應用到軍工國防和國民生產中。而碳纖維復合材料傳動軸由于其質量輕，能大大減輕普通金屬傳動軸的質量，能提高輸出功率等特點，碳纖維傳動軸在汽車尤其是高檔汽車和賽車中有大量應用。大學生方程式賽車大都采用傳統的鋼制傳動軸，其耐腐蝕性差，傳動不平穩并且質量大，轉動慣量高，這些都不利于動力的傳輸，影響賽車的動力的極致發揮。碳纖維傳動軸質量輕，固有頻率高，耐腐蝕等特點解決了這個問題，較大地提高了賽車的傳動性能。

發明內容

本發明提供了一種大學生方程式賽車用碳纖維傳動軸成型與制備方法，其目的在于克服傳統碳纖維軸身與金屬連接端膠接不穩固的缺陷以及大學生方程式賽車傳統鋼制傳動軸在質量和耐腐蝕等性能上的不足。提供了一種“雙搭接-機械連接”的混合連接方式來連接碳纖維傳動軸軸身和金屬連接頭，解決了現有的連接不穩固的問題；同時碳纖維傳動軸質量輕，轉動慣量小，固有頻率高等特點彌補了傳統鋼制傳動軸的不足，較大的提高了賽車的傳動性能。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種大學生方程式賽車用碳纖維傳動軸成型與制備方法，其特征包括以下步驟：

（1）裁布：準備不同鋪層角度的碳纖維預浸料布，根據鋪層的角度和傳動軸軸身長度對碳纖維預浸料布進行裁剪；

（2）制模：預備軸桿狀高強度泡沫芯模，所述芯模設置為適宜于后期纏繞鋪層和打蠟處理，且便于脫模；

（3）第一階段鋪布：使用纏繞機將步驟（1）中裁剪好的碳纖維預浸料按照設計的鋪層角度在芯模上纏繞以進行第一階段鋪層，形成傳動軸初樣；

（4）接頭加工：加工金屬連接端和花鍵端；

（5）壓接頭：將步驟（2）的傳動軸初樣的芯模定心插入金屬連接端內，使芯模上第一階段鋪層的外表面的一段與金屬連接端內壁緊密貼合，形成芯模金屬連接端一體臺階結構；

（6）第二階段和第三階段鋪步：使用纏繞機將步驟（1）中裁剪好的碳纖維預浸料按照設計的鋪層角度進行第二階段和第三階段的鋪層，先在步驟（5）中的芯模金屬連接端一體臺階結構的第一鋪層外表面進行第二階段鋪層，使第二階段鋪層與金屬連接端外表面平齊，之后再在第二階段鋪層和金屬連接端外表面的外表面上再進行整體第三階段鋪層，得到傳動軸制備件；

（7）固化成型：將步驟（6）得到的傳動軸制備件進行固化處理，在熱烘箱內加熱固化，在加熱固化的同時使用真空泵抽真空；

（8）脫模：步驟（7）固化處理后進行脫模處理使芯模脫離傳動軸制備件，得到碳纖維傳動軸軸身-金屬連接端一體化的傳動軸；

（9）裝配：將花鍵端與步驟（8）的得到的傳動軸進行裝配得到一體化傳動軸。