复合材料传动轴及该复合材料传动轴的成型工艺的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种复合材料传动轴。此外，本发明还涉及一种复合材料传动轴的成型工艺。

背景技术：

目前，应用于汽车市场的一种复合材料传动轴由复合材料轴管和设置在该轴管两端的金属法兰连接而成，机械性能较好。

其中，轴管与金属法兰的一种典型的连接方式为胶结法。胶结法难以保证胶层的饱满填充，进而影响粘结强度的稳定性。

因此，如何保证轴管与金属法兰连接的稳定性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种复合材料传动轴，轴管与金属法兰连接的稳定性较好。本发明的目的是提供一种复合材料传动轴的成型工艺，轴管与金属法兰连接的稳定性较好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种复合材料传动轴，包括：

硬质泡沫管、两个固定套设于所述硬质泡沫管的轴向的两端的金属法兰、复合材料轴管，所述复合材料轴管通过浸胶纤维缠绕于所述金属法兰与所述硬质泡沫管的外周壁上并通过加热固化形成。

优选地，所述硬质泡沫管的轴向中部为大径圆管部，且轴向两端均为小径圆管部，所述金属法兰配合套设于所述小径圆管部上，所述金属法兰的端面抵住所述大径圆管部与所述小径圆管部之间的台阶面。

优选地，所述大径圆管部上与所述小径圆管部的连接端设有过渡部，所述过渡部的外径由所述大径圆管部向所述小径圆管部渐缩，所述过渡部的最小外径与所述金属法兰的外径相同。

优选地，所述金属法兰的外周壁上沿轴向依次设有正螺旋螺纹段和反螺旋螺纹段。

优选地，所述复合材料轴管沿所述硬质泡沫管轴向的各处环向厚度相同。

一种复合材料传动轴的成型工艺，包括：

将硬质泡沫管套设于金属芯轴的外侧；

将两个金属法兰分别固定套设于所述硬质泡沫管的轴向的两端；

在所述金属法兰与所述硬质泡沫管的外周壁上缠绕浸胶纤维；

加热固化缠绕在所述硬质泡沫管和所述金属法兰上的所述浸胶纤维形成复合材料轴管；

抽出所述金属芯轴。

本发明提供的复合材料传动轴包括硬质泡沫管、两个固定套设于硬质泡沫管的轴向的两端的金属法兰、复合材料轴管，复合材料轴管通过浸胶纤维缠绕于金属法兰与硬质泡沫管的外周壁上并通过加热固化形成。

此种复合材料传动轴在缠绕成型固化过程形成纤维增强树脂基复合材料轴管，并完成与金属法兰的连接，连接稳定可靠且连接强度高，不存在轴管二次切割造成的材料浪费问题，且不存在二次连接成型的接茬痕迹，其中，硬质泡沫管的设置可以提高复合材料传动轴整体刚度和消音抗震性，成型工艺简单，模具组装时可以在硬质泡沫管中插入金属芯轴以定位，使金属芯轴能够重复利用，便于金属芯轴的取放，能够实现流水线式的连续化生产，有利于复合材料传动轴在汽车、船舶、风力发电等领域的推广应用。

本发明提供的复合材料传动轴的成型工艺，轴管与金属法兰连接的稳定性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供复合材料传动轴的结构示意图。

图1中，1为复合材料轴管，2为金属法兰，21为正螺旋螺纹，22为反螺旋螺纹，3为硬质泡沫管，31为大径圆管部，311为过渡部，32为小径圆管部，4为金属芯轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种复合材料传动轴，轴管与金属法兰连接的稳定性较好。本发明的核心是提供一种复合材料传动轴的成型工艺，轴管与金属法兰连接的稳定性较好。

请参考图1，图1为本发明所提供复合材料传动轴的结构示意图。

本发明所提供复合材料传动轴的一种具体实施例中，包括硬质泡沫管3、两个固定套设于硬质泡沫管3的轴向的两端的金属法兰2、复合材料轴管1，复合材料轴管1通过浸胶纤维缠绕于金属法兰2与硬质泡沫管3的外周壁上并通过加热固化形成。

其中，两个金属法兰2套设在硬质泡沫管3的轴向两端，而硬质泡沫管3的轴向中部的外周壁是不被金属法兰2所覆盖的。浸胶纤维为浸胶纤维丝，或者是由浸胶纤维丝形成的浸胶纱或浸胶布。浸胶纤维可以以适当的角度缠绕在金属法兰2与硬质泡沫管3的外周壁的外侧。在硬质泡沫管3的外侧，浸胶纤维缠绕在不被金属法兰2覆盖的外周壁上，而被金属法兰2覆盖处，即套设金属法兰2处，浸胶纤维缠绕在金属法兰2的外周壁的外侧。

此种复合材料传动轴在缠绕成型固化过程形成纤维增强树脂基复合材料轴管，并完成与金属法兰2的连接，连接稳定可靠且连接强度高，不存在轴管二次切割造成的材料浪费问题，且不存在二次连接成型的接茬痕迹，其中，硬质泡沫管3的设置可以提高复合材料传动轴整体刚度和消音抗震性，成型工艺简单，模具组装时可以在硬质泡沫管3中插入金属芯轴4以定位，使金属芯轴4能够重复利用，便于金属芯轴4的取放，能够实现流水线式的连续化生产，有利于复合材料复合材料传动轴在汽车、船舶、风力发电等领域的推广应用。

上述实施例中，硬质泡沫管3具体可以为轻质多孔硬质泡沫管3，以减轻复合材料传动轴的重量。

上述各个实施例中，硬质泡沫管3的轴向中部可以为大径圆管部31，且轴向两端均为小径圆管部32，即，硬质泡沫管3的轴向中部的径向尺寸大于轴向两端的径向尺寸，金属法兰2配合套设于小径圆管部32上，有利于在提高复合材料传动轴的强度的同时减轻复合材料传动轴的重量。其中，金属法兰2的端面优选抵住大径圆管部31与小径圆管部32之间的台阶面，使该台阶面在安装过程中可以起到定位作用。

在上述实施例的基础上，大径圆管部31上与小径圆管部32的连接端可以设有过渡部311，过渡部311的外径由大径圆管部31向小径圆管部32渐缩，过渡部311的最小外径与金属法兰2的外径相同，相当于在大径圆管部31与小径圆管部32的相交处，大径圆管部31上设置了倒角。

也就是说，过渡部311与小径圆管部32之间存在台阶面，在金属法兰2安装于小径圆管部32上之后，金属法兰2的外周壁与过渡部311的外周壁的平滑过渡，保证复合材料轴管缠绕成型时过渡部311无搭接缝隙，有利于浸胶纤维的均匀缠绕；同时，大径圆管部31上位于两个过渡部311之间的部分的外径大于金属法兰2的外径，有利于在提高复合材料传动轴的刚度的同时减轻复合材料传动轴整体重量。

上述各个实施例中，金属法兰2的外周壁上沿轴向可以依次设有正螺旋螺纹段和反螺旋螺纹段，在缠绕过程中浸胶纤维可以进入金属法兰2的外表面正螺旋螺纹21和反螺旋螺纹22中，固化后不仅形成与金属法兰2的胶结，还形成了螺纹间的机械咬合，极大降低了应力集中现象，提高了连接的稳定性。

具体地，正螺旋螺纹段与反螺旋螺纹段的长度可以相同，便于加工。

上述各个实施例中，复合材料轴管1沿硬质泡沫管3轴向的各处环向厚度可以相同，即在硬质泡沫管31的外周壁各处上，浸胶纤维缠绕的厚度一致，便于加工，且便于测算复合材料传动轴各处的机械性能。

除了上述实施例中的复合材料传动轴，本发明还提供了一种复合材料传动轴的成型工艺，用于制作上述复合材料传动轴，具体包括以下步骤：

以下步骤：

将硬质泡沫管3套设于金属芯轴4的外侧；

将两个金属法兰2分别固定套设于硬质泡沫管3的轴向的两端；

在金属法兰2与硬质泡沫管3的外周壁上缠绕浸胶纤维；

加热固化缠绕在硬质泡沫管3和金属法兰4上的浸胶纤维形成复合材料轴管；

抽出金属芯轴4。

此种成型工艺由于制成上述实施例中的复合材料传动轴，在浸胶纤维缠绕成型固化过程形成纤维增强树脂基复合材料轴管，并完成与金属法兰2的连接，连接稳定可靠且连接强度高，不存在轴管二次切割造成的材料浪费问题，且不存在二次连接成型的接茬痕迹，其中，硬质泡沫管3的设置可以提高复合材料传动轴整体刚度和消音抗震性，成型工艺简单，模具组装时可以在硬质泡沫管3中插入金属芯轴以定位，可以避免金属芯轴与金属法兰的接触，使金属芯轴能够重复利用，便于金属芯轴的取放，能够实现流水线式的连续化生产，有利于复合材料传动轴在汽车、船舶、风力发电等领域的推广应用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的复合材料传动轴及该复合材料传动轴的成型工艺进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。