CN109838469A - 一种碳纤维复合材料传动轴的连接方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种碳纤维复合材料传动轴的连接方式，其特征在于：所述碳纤维复合材料传动轴包括所述碳纤维复合材料和所述金属万向轴，所述金属万向轴包括万向节和连接轴，所述碳纤维复合材料和所述金属万向轴通过胶接方式或机械方式进行连接，所述的连接方式具体包括如下步骤：步骤1：采用干/湿法缠绕法构成所述碳纤维复合材料的缠绕预成型轴或者编织的预制体；步骤2：通过步骤1的缠绕成型的轴或编织预制体通过RTM成型固化的方法制作成所述碳纤维复合材料轴；步骤3：将所述碳纤维复合材料与金属万向轴进行胶接连接或机械连接方式连接；步骤4：所述连接区域的外部通过纤维缠绕增厚完成成品装配，本方法制造的=传动轴具有高精度、均匀性好、强度刚度好等优点。

Description

一种碳纤维复合材料传动轴的连接方式

技术领域

本发明专利涉及一种碳纤维复合材料（CFRP）传动轴，尤其是一种碳纤维复合材料传动轴的连接方式。

背景技术

缠绕成型复合材料传动轴广泛应用于工程机械、汽车、船舶推动等各个领域，复合材料传动轴与传统金属传动轴相比重量轻、耐腐蚀，不导磁、低噪声等优点，尤其应用在长轴系时，可有效减少支撑轴承重量。复合材料传动轴在实际应用中，如何实现轴系扭转、拉、压载荷的平稳传递，缠绕成型的复合材料转动轴主体结构与两端金属法兰之间的连接结构设计至关重要。复合材料和金属之间的连接主要分为机械连接、胶接和混合连接三种类型，由于复合材料传动轴的承载较为复杂，采用某种单一连接凡是通常难以保障传动轴长期稳定传递载荷的要求，例如风电用复合材料传动采用胶接方式与金属传动机构连接，长期使用后经常发生胶层破坏、脱落的现象。两外纤维缠绕复合材料材质较脆且各向异性，采取机械连接容易导致连接部位的应力集中，降低连接效率。

因此需要设计一种连接可靠，操作简便，适合缠绕成型复合材料传动轴的连接方法。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种碳纤维复合材料传动轴，可以解决缠绕成型复合材传动轴的可靠性合稳定性连接问题，从而推动复合材料作为传动轴主题结构材料在工程机械、风力发电、汽车和船舶推进装置等领域为广泛应用。

本发明的技术解决方案是：一种碳纤维复合材料传动轴的连接方式，其特征在于：所述碳纤维复合材料传动轴包括所述碳纤维复合材料和所述金属万向轴，所述金属万向轴包括万向节和连接轴，所述碳纤维复合材料和所述金属万向轴通过胶接方式或机械方式进行连接，所述的连接方式具体包括如下步骤：

步骤1：采用干/湿法缠绕法构成所述碳纤维复合材料的缠绕预成型；

步骤2：通过步骤1的缠绕成型或编织预制体通过RTM成型固化的方法制作成所述碳纤维复合材料轴；

步骤3：将所述碳纤维复合材料与金属万向轴进行胶接连接或机械连接方式连接；

步骤4：所述碳纤维复合材料传动轴的成品进行装配。

本发明的进一步改进在于：所述胶接方式连接是通过带浮点连接扣的所述金属万向轴与所述碳纤维复合材料传动轴的连接，实现剪切力的专递。

本发明的进一步改进在于：所述机械方式连接是通过所述金属万向轴通过周向连接销钉和所述碳纤维复合材料传动轴进行连接，通过在所述金属万向轴的周向方向上增加了所述连接销钉，提高了所述碳纤维复合材料传动轴的扭矩和轴向抗碰撞性能。

本发明的进一步改进在于：所述成品装配是通过连接区域的外部纤维缠绕增厚完成，所述碳纤维复合材料与所述金属万向轴的外部缠绕纤维层，通过在所述金属万向轴与所述碳纤维复合材料组成的轴体外侧增加了缠绕厚度，提高轴孔的抗挤压强度。

本发明的进一步改进在于：所述浮点连接扣在端口设置有等间距切口，有效将刚度和剪切力平滑过渡到所述金属万向轴上，提高所述碳纤维复合材料轴的抗疲劳性能。

有益效果：

用本方法制造的碳纤维复合材料传动轴解决缠绕成型复合材传动轴的可靠性合稳定性连接问题，具有高精度、均匀性好、强度和刚度好、生产效率、成本低、废品率低的优点。

附图说明

图1是本发明的胶接连接方式的结构图；

图2是本发明的机械连接方式的结构图。

以上附图中：1-碳纤维复合材料、2-金属万向轴、3-万向节、4-连接轴、5-浮点连接扣、6-外部纤维、7-碳纤维复合材料传动轴、8-金属法兰，9-连接销钉。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例1：

一种碳纤维复合材料传动轴的连接方式，其特征在于：所述碳纤维复合材料传动轴7包括所述碳纤维复合材料1和所述金属万向轴2，所述金属万向轴2包括万向节3和连接轴4，所述碳纤维复合材料1和所述金属万向轴2通过胶接方式或机械方式进行连接，所述的连接方式具体包括如下步骤：步骤1：采用干/湿法缠绕法构成所述碳纤维复合材料1的的缠绕预成型轴或者编织的预制体；步骤2：通过步骤1的缠绕成型的轴或编织预制体通过RTM成型固化的方法制作成所述碳纤维复合材料轴1；步骤3：将所述碳纤维复合材料1与所述金属万向轴2进行胶接连接方式连接；步骤4：所述碳纤维复合材料传动轴的成品进行成品装配，所述胶接方式连接是通过带浮点连接扣5的所述金属万向轴2与所述碳纤维复合材料传动轴的连接，实现剪切力的专递，所述浮点连接扣5在端口设置有等间距切口，有效将刚度和剪切力平滑过渡到所述金属万向轴2上，提高所述碳纤维复合材料轴的抗疲劳性能,所述成品装配是通过连接区域的外部纤维6的缠绕增厚完成，所述碳纤维复合材料1与所述金属万向轴2的所述外部纤维6缠绕纤维层，通过在所述金属万向轴2与所述碳纤维复合材料1组成的轴体外侧增加了缠绕厚度，提高轴孔的抗挤压强度。

所述碳纤维复合材料1与所述金属万向轴2进行胶接连接，具体步骤如下：

首先采用丙酮或其它有机溶剂清洗除去成型的所述碳纤维复合材料1和所述金属万向轴2的粘接面的污物，对粘接面进行打磨或喷砂使粘接表面得到一定的粗糙度；其次采用胶粘剂对成型的所述碳纤维复合材料1和所述金属万向轴2粘接面进行粘接，并控制胶粘剂的厚度和均匀性；然后采用钻孔、扩孔、铰孔工序对复合材料1周向制孔；最后将胶粘剂均匀涂覆在销钉或螺钉以及孔侧壁上，借助外力将涂抹胶粘剂的销钉压入孔中或采用螺钉装入装配孔中。

实施例2：

一种碳纤维复合材料传动轴7的连接方式，其特征在于：所述碳纤维复合材料传动轴7包括所述碳纤维复合材料1和所述金属万向轴2，所述金属万向轴2包括万向节3和连接轴4，所述碳纤维复合材料1和所述金属万向轴2通过胶接方式或机械方式进行连接，所述的连接方式具体包括如下步骤：步步骤1：采用干/湿法缠绕法构成所述碳纤维复合材料1的的缠绕预成型轴或者编织的预制体；步骤2：通过步骤1的缠绕成型的轴或编织预制体通过RTM成型固化的方法制作成所述碳纤维复合材料轴1；步骤3：将所述碳纤维复合材料1与所述金属万向轴2进行胶接连接；步骤4：所述碳纤维复合材料传动轴的成品进行机械连接，通过在所述金属万向轴2的周向方向上增加了所述连接销钉9，提高了所述碳纤维复合材料传动轴7的扭矩和轴向抗碰撞性能，所述成品装配是通过连接区域的外部纤维6缠绕增厚完成，所述碳纤维复合材料1与所述金属万向轴2的所述外部纤维5缠绕纤维层，通过在所述金属万向轴2与所述碳纤维复合材料1组成的轴体外侧增加了缠绕厚度，提高轴孔的抗挤压强度。

所述所述碳纤维复合材料1与所述金属万向轴2进行胶接连接，具体步骤如下：

首先采用丙酮或其它有机溶剂清洗除去成型的所述碳纤维复合材料1和所述金属万向轴2的粘接面的污物，对粘接面进行打磨或喷砂使粘接表面得到一定的粗糙度；其次采用胶粘剂对成型的所述碳纤维复合材料1和所述金属万向轴2粘接面进行粘接，并控制胶粘剂的厚度和均匀性；然后采用钻孔、扩孔、铰孔工序对复合材料1周向制孔；最后将胶粘剂均匀涂覆在销钉或螺钉以及孔侧壁上，借助外力将涂抹胶粘剂的销钉压入孔中或采用螺钉装入装配孔中。

有益效果：用本方法制造的碳纤维复合材料传动轴解决缠绕成型复合材传动轴的可靠性合稳定性连接问题，具有高精度、均匀性好、强度和刚度好、生产效率、成本低、废品率低的优点。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种碳纤维复合材料传动轴的连接方式，其特征在于：所述碳纤维复合材料传动轴包括所述碳纤维复合材料和所述金属万向轴，所述金属万向轴包括万向节和连接轴，所述碳纤维复合材料和所述金属万向轴通过胶接方式或机械方式进行连接，所述的连接方式具体包括如下步骤：步骤1：采用干/湿法缠绕法构成所述碳纤维复合材料的缠绕预成型轴或者编织的预制体；步骤2：通过步骤1的缠绕成型或编织预制体通过RTM成型固化的方法制作成所述碳纤维复合材料轴；步骤3：将所述碳纤维复合材料与金属万向轴进行胶接连接或机械连接方式连接；步骤4：所述碳纤维复合材料传动轴的成品进行装配。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料传动轴的连接方式，其特征在于：所述胶接方式连接是通过带浮点连接扣的所述金属万向轴与所述碳纤维复合材料传动轴的连接。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料传动轴的连接方式，其特征在于：所述机械方式连接是通过所述金属万向轴通过周向连接销钉和所述碳纤维复合材料传动轴进行连接。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料传动轴的连接方式，其特征在于：所述成品装配是通过连接区域的外部纤维缠绕增厚完成，所述碳纤维复合材料与所述金属万向轴的外部缠绕纤维层。

5.根据权利要求2所述的一种碳纤维复合材料传动轴的连接方式，其特征在于：所述浮点连接扣在端口设置有等间距切口。