[发明专利]复合材料传动轴及其成型方法

权利要求书

1.一种复合材料传动轴，其特征在于：所述复合材料传动轴包括管状的纤维轴体部（101）、纤维连接部（102）和通过纤维连接部（102）连接在纤维轴体部（101）的轴向两端的法兰（2），法兰（2）靠近纤维轴体部（101）的一侧的端面为斜面（201），所述斜面（201）从法兰（2）沿径向的内侧向法兰（2）沿径向的外侧倾斜，围绕法兰（2）的外周面间隔设有多个凹槽（202）；

所述纤维轴体部（101）和纤维连接部（102）由纤维干丝（6）按设定层数一体绕制后再经RTM成型工艺固化成型，且纤维干丝（6）每次绕过法兰时均由法兰上的多个凹槽（202）限位且纤维连接部（102）与所述斜面（201）贴合，纤维轴体部（101）处的纤维干丝（6）的缠绕方向与纤维轴体部（101）的轴向之间的夹角为α；

复合材料传动轴的成型包括如下步骤：

（1）在芯模（3）沿轴向的两端分别通过气胀辊（4）连接所述法兰（2），法兰（2）设置斜面（201）的一侧朝向芯模（3）；

（2）将纤维干丝（6）沿着芯模（3）的轴向按设定角度α向芯模（3）的其中一端缠绕，待绕至靠近该端的法兰（2）时再将纤维干丝（6）的缠绕方向调整为与芯模（3）的轴向垂直并在该角度下缠绕至少2圈，然后将纤维干丝（6）沿着该端的法兰（2）依次绕过两个凹槽（202）后再沿着该端的法兰（2）绕回芯模（3）的其中一端，并在芯模（3）的其中一端沿垂直于芯模（3）的轴向的方向缠绕至少2圈，完成第一层的绕制；然后再沿着芯模（3）的轴向按设定的角度α向芯模（3）的另一端缠绕，进行第二层的绕制；按设定层数完成绕制后获得预成型体；

（3）将所述预成型体，安放在外型模的内部，并通过RTM成型工艺固化成型，纤维干丝（6）位于芯轴上的部分和位于法兰（2）上的部分经RTM成型工艺固化成型后分别形成所述纤维轴体部（101）和纤维连接部（102），依次拆除外型模、气胀辊及芯模后获得所述复合材料传动轴；

纤维轴体部（101）与纤维连接部（102）之间圆弧过渡，降低拐角处的应力集中。

2.根据权利要求1所述的复合材料传动轴，其特征在于：所述α=3°~87°。

3.根据权利要求1所述的复合材料传动轴，其特征在于：所述纤维干丝（6）为碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的复合材料传动轴，其特征在于：所述法兰（2）的材质为铝合金、不锈钢或钛合金中的任意一种。

5.如权利要求1至4中任一项所述的复合材料传动轴的成型方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）在芯模（3）沿轴向的两端分别通过气胀辊（4）连接所述法兰（2），法兰（2）设置斜面（201）的一侧朝向芯模（3）；

（2）将纤维干丝（6）沿着芯模（3）的轴向按设定角度α向芯模（3）的其中一端缠绕，待绕至靠近该端的法兰（2）时再将纤维干丝（6）的缠绕方向调整为与芯模（3）的轴向垂直并在该角度下缠绕至少2圈，然后将纤维干丝（6）沿着该端的法兰（2）依次绕过两个凹槽（202）后再沿着该端的法兰（2）绕回芯模（3）的其中一端，并在芯模（3）的其中一端沿垂直于芯模（3）的轴向的方向缠绕至少2圈，完成第一层的绕制；然后再沿着芯模（3）的轴向按设定的角度α向芯模（3）的另一端缠绕，进行第二层的绕制；按设定层数完成绕制后获得预成型体；

（3）将所述预成型体，安放在外型模的内部，并通过RTM成型工艺固化成型，纤维干丝（6）位于芯轴上的部分和位于法兰（2）上的部分经RTM成型工艺固化成型后分别形成所述纤维轴体部（101）和纤维连接部（102），依次拆除外型模、气胀辊及芯模后获得所述复合材料传动轴。