制备预制体，在万向节端头一侧采用三维七向编织结构制备预制体，万向节套管一侧内部带有第二滑动花键槽，以备与其他部件连接。万向节三维织物预制体成型后，在花键槽部位的预制体织物厚度向采用高强型T700碳纤维进行二次铺缝强化，铺缝强化纤维比例占万向节三维织物预制体纤维整体的14%。
[0074]第三，三维编织复合材料连接套筒预制体制备。采用芳纶纤维和T700碳纤维混杂组合作为预制体编织长丝，二者的混杂比例为1:4，采用三维四向编织方式进行连接套筒主体预制体的成型，在连接套筒织物预制体表面的外滑动花键编织过程中在其内部嵌入金属增强件，金属增强件表面采用三维六向编织方式与套筒主体预制体进行连接。连接套筒三维织物预制体成型后，在金属增强件表面预制体织物的厚度向采用高强型T800碳纤维进行二次铺缝强化，铺缝强化纤维比例占三维织物预制体纤维整体的32%。
[0075]第四，三维编织复合材料汽车传动轴部件的复合成型。针对于以上三维立体编织及二次铺缝强化预制体，采用热固性酚醛树脂胶黏剂为基体，采用VARI真空导入工艺实现树脂胶液对混杂纤维立体结构的快速浸渍，热固化过程在大型烘箱中进行，整个浸渍复合过程的真空度保持在0.08MPa。浸渍树脂后的传动轴部件于82°C固化3小时后成型，含胶量保持在37 %。该三维编织复合材料汽车传动轴的配件组合结构，与传统二维缠绕复合材料汽车传动轴相比，强度提高75%，刚度提高65%以上。经过实验验证，本实施例1的汽车传动轴满足重型汽车大扭矩时的使用要求。
[0076]实施例4
[0077]本实用新型设计的三维编织复合材料汽车传动轴的制备包括如下步骤:
[0078]第一，三维编织复合材料传动轴管预制体的制备。采用M40J高模量碳纤维与玄武岩纤维混杂组合作为预制体编织长丝，碳纤维与玄武岩纤维的混杂比例为3:1，采用三维四向编织方式进行传动轴管主体预制体的成型，该传动轴管两端头内部有第一滑动花键槽，其中第一滑动花键槽位置采用三维五向编织工艺成型，以备与其他部件连接，在花键槽部位的预制体织物厚度向采用高强型T700碳纤维进行二次铺缝强化，铺缝强化纤维比例占传动轴管三维织物预制体纤维整体的15%。
[0079]第二，三维编织复合材料万向节预制体的制备。采用玄武岩纤维与T300碳纤维混杂作为预制体编织长丝，氧化铝纤维与碳纤维的混杂比例为1:2，采用三维五向编织方式进行万向节主体预制体的成型，其中在万向节套管一侧与连接套筒位置采用三维五向编织结构制备预制体，在万向节端头一侧采用三维六向编织结构制备预制体，万向节套管一侧内部带有第二滑动花键槽，以备与其他部件连接。万向节三维织物预制体成型后，在花键槽部位的预制体织物厚度向采用高强型T800碳纤维进行二次铺缝强化，铺缝强化纤维比例占万向节三维织物预制体纤维整体的19%。
[0080]第三，三维编织复合材料连接套筒预制体制备。采用T300碳纤维和UHMWPE纤维混杂组合作为预制体编织长丝，二者的混杂比例为2:1，采用三维五向编织方式进行连接套筒主体预制体的成型，在连接套筒织物预制体表面的外滑动花键编织过程中在其内部嵌入金属增强件，金属增强件表面采用三维六向编织方式与套筒主体预制体进行连接。连接套筒三维织物预制体成型后，在金属增强件表面预制体织物的厚度向采用高强型T800碳纤维进行二次铺缝强化，铺缝强化纤维比例占连接套筒三维织物预制体纤维整体的42%。
[0081 ]第四，三维编织复合材料汽车传动轴部件的复合成型。针对于以上三维立体编织及二次铺缝强化预制体，采用热固性环氧树脂胶黏剂为基体，采用VARI真空导入工艺实现树脂胶液对混杂纤维立体结构的快速浸渍，热固化过程在大型烘箱中进行，整个浸渍复合过程的真空度保持在0.06MPa。浸渍树脂后的传动轴部件于70°C固化4小时后成型，含胶量保持在40%。该三维编织复合材料汽车传动轴的配件组合结构，与传统二维缠绕复合材料汽车传动轴相比，强度提高80%，刚度提高60%以上。经过实验验证，本实施例1的汽车传动轴满足重型汽车大扭矩时的使用要求。
[0082]实施例5
[0083]一种三维编织复合材料汽车传动轴，包括三维编织复合材料传动轴管1、三维编织复合材料万向节和三维编织复合材料连接套筒6;
[0084]如图1和图2所示，所述三维编织复合材料传动轴管I的两端头内设有若干个第一内滑动花键槽2，所述三维编织复合材料传动轴管是由现有技术中的常规纤维制成的三维立体编织预制体(本领域人员可以常规制得)、铺缝纤维沿所述三维立体编织预制体中的第一内滑动花键槽2部位处预制体厚度方向所形成的二次铺缝结构和热固性树脂复合成型；
[0085]如图3和图4所示，所述三维编织复合材料万向节是由万向节端头5和与万向节端头5相连万向节套管3组成，所述万向节套管3的壁内设有若干个第二内滑动花键槽4，所述三维编织复合材料万向节是由现有技术中的常规纤维制成的三维立体编织预制体(本领域人员可以常规制得)、铺缝纤维沿所述三维立体编织预制体中的第二内滑动花键槽4部位处预制体厚度方向所形成的二次铺缝结构和热固性树脂复合成型；
[0086]如图5和图6所示，所述三维编织复合材料连接套筒6的筒壁设有若干个与第一内滑动花键槽2和第二滑动花键槽4相匹配的外滑动花键7，所述外滑动花键7与所述筒壁连接处嵌有金属增强件8，所述三维编织复合材料连接套筒6是由现有技术中的常规纤维制成的三维立体编织预制体(本领域人员可以常规制得)、铺缝纤维沿所述三维立体编织预制体中的外滑动花键7部位处预制体厚度方向所形成的二次铺缝结构和热固性树脂复合成型。
【主权项】
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。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是由第一三维立体编织预制体、第一铺缝结构和热固性树脂复合成型，所述第一铺缝结构是铺缝纤维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铺缝所形成的结构。3.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是由第二维立体编织预制体、第二铺缝结构和热固性树脂复合成型，所述第二铺缝结构是铺缝纤维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铺缝所形成的结构。4.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是由第三三维立体编织预制体、第三铺缝结构和热固性树脂复合成型，所述第三铺缝结构是铺缝纤维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铺缝所形成的结构。5.如权利要求2?4中任一项所述的汽车传动轴，其特征是:所述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。6.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。
【专利摘要】本实用新型公开一种三维编织复合材料汽车传动轴，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。本实用新型的汽车传动轴在使用时不会产生纤维拉伸破坏、纤维和树脂的脱粘、层合板的分层等问题。
【IPC分类】F16D3/26, B60K17/22, F16C3/02
【公开号】CN205371275
【申请号】CN201620181597
【发明人】朱波, 曹伟伟, 乔琨, 王永伟, 赵圣尧
【申请人】山东中恒碳纤维科技发展有限公司
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年3月9日