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1、傳動(dòng)軸發(fā)展 一 背景 汽車是最普通的代步、運(yùn)輸工具，許多國家均將汽車工業(yè)作為其重要的支柱產(chǎn)業(yè)。面對(duì)資源和環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，推進(jìn)汽車輕量化以降低油耗，一直是汽車工業(yè)發(fā)展的主題。復(fù)合材料因具有加工能耗低, 輕質(zhì)高強(qiáng), 可設(shè)計(jì)性強(qiáng), 耐銹蝕, 成型工藝性好等優(yōu)點(diǎn), 成為汽車工業(yè)以塑代鋼的理想材料。汽車用材料在經(jīng)歷了通用塑料、工程塑料時(shí)代之后, 20世紀(jì)九十年代進(jìn)人復(fù)合材料時(shí)期。 通用汽車公司1953年生產(chǎn)的世界上第一輛復(fù)合材料汽車車身汽車Chevrolet Corvette，敲開了復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，自推出此款車型以來通用汽車公司目前已銷售130余萬輛，此款車型采用的是玻璃纖維增強(qiáng)樹脂

2、復(fù)合材料。汽車復(fù)合材料的應(yīng)用主要經(jīng)歷了兩個(gè)時(shí)期：在20世紀(jì)70年代開始，由于SMC材料的成功開發(fā)和機(jī)械化模壓技術(shù)以及模內(nèi)涂層技術(shù)的應(yīng)用，促使玻璃鋼/復(fù)合材料在汽車應(yīng)用的年增長速度達(dá)到25％，形成汽車玻璃鋼制品發(fā)展的第一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期；到20年代90年代初，隨著環(huán)保和輕量化、節(jié)能等呼聲越來越高，以GMT（玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料）、LFT（長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料）為代表的復(fù)合材料得到了迅猛發(fā)展，主要用于汽車結(jié)構(gòu)部件的制造，年增長速度達(dá)到10～15％，掀起第二個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。作為新材料前沿的復(fù)合材料逐步替代汽車零部件中的金屬產(chǎn)品和其它傳統(tǒng)材料，并取得更加經(jīng)濟(jì)和安全的效果。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車用復(fù)

3、合材料已占全球復(fù)合材料總量的23%以上，并且成逐步上升的趨勢。美國、日本、歐洲的德國，意大利等發(fā)達(dá)國家是車用復(fù)合材料的主要國家，全球汽車用增強(qiáng)塑料制品的市場規(guī)模為每年454萬噸 ，其中美國達(dá)到172 萬噸，歐洲達(dá)到136萬噸。目前，德國每輛汽車平均使用的纖維增強(qiáng)塑料制品近300kg，占汽車總消費(fèi)材料的22%左右，日本每輛汽車平均使用的纖維增強(qiáng)塑料制品達(dá)100kg，約占汽車材料消費(fèi)總量的7.5%。其汽車用復(fù)合材料部件制造的整體技術(shù)水平高，大量采用SMC/BMC材料，采用流水線作業(yè)方式，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效益高。涉及到轎車、客車、火車、拖拉機(jī)、摩托車以及運(yùn)動(dòng)車、農(nóng)用車等所有車種

4、，個(gè)別車型的單車平均用量已超過200kg。采用復(fù)合材料制造的汽車零部件種類繁多，主要包括以下幾類[圖1.]： 纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料已被廣泛應(yīng)用于橋車、客車、卡車等的各種覆蓋件和結(jié)構(gòu)件上。主要包括以下應(yīng)用，車身及車身部件：車身殼體、地板、車門、前端板、阻流板等；懸掛部件：前后保險(xiǎn)杠、儀表板等；動(dòng)力部件：傳動(dòng)軸、導(dǎo)流罩、發(fā)動(dòng)機(jī)外殼等；車內(nèi)裝飾：門內(nèi)飾板、車門把手、儀表盤等。 圖1. 碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用 圖2.復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用 碳纖維復(fù)合材料,具有高強(qiáng)度、高剛性, 有良好的

5、耐蠕變和耐腐蝕性, 與其他纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比較更具有前途成為汽車輕量化材料。用碳纖維取代鋼材制造車身和底盤構(gòu)件, 可減輕質(zhì)量, 從而節(jié)約汽油消耗。碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用, 美國開展的最好, 美國福特公司早已采用制造汽車傳動(dòng)軸、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、上下懸架臂等零部件，主要應(yīng)用在結(jié)構(gòu)件和受力件上。2003年，碳纖維的SMC復(fù)合材料首先成功批量應(yīng)用于2003款的Dodge Viper車型和mercedes Maybach車型的系列化生產(chǎn)中。 二 汽車傳動(dòng)軸發(fā)展歷程 汽車傳動(dòng)軸作為汽車的一個(gè)重要的運(yùn)動(dòng)部件，傳動(dòng)軸在不同軸心的兩軸間甚至在工作過程中相對(duì)位置不斷變化的兩軸間傳遞動(dòng)力，工作環(huán)境都比較惡

6、劣。對(duì)傳動(dòng)軸材料性能有著較高的要求，傳統(tǒng)的汽車傳動(dòng)軸是金屬件。包括傳動(dòng)軸體（一根或者多根）、萬向節(jié)（兩個(gè)或者多個(gè)）、滑動(dòng)花鍵副、中間支承結(jié)構(gòu)。對(duì)于金屬傳動(dòng)軸而言，當(dāng)兩個(gè)萬向節(jié)的中心距離不大于1.5m時(shí)，一般采用單根傳動(dòng)軸管。當(dāng)距離較遠(yuǎn)傳動(dòng)軸長度超過1.5m時(shí)，通常就要采用兩根或者兩根以上傳動(dòng)軸管、由三個(gè)或者三個(gè)以上的萬向節(jié)連接而成，并且要增設(shè)中間結(jié)構(gòu)件。金屬傳動(dòng)軸在使用過程中要定期給其注入潤滑油，以保養(yǎng)傳動(dòng)軸，而且注潤滑油又臟又累，給駕駛?cè)藛T增加負(fù)擔(dān)還浪費(fèi)時(shí)間。并且金屬傳動(dòng)軸在使用過程中容易磨損，引起傳動(dòng)軸噪音和發(fā)動(dòng)機(jī)能量損失、縮短使用壽命。 為了解決磨損、潤滑等缺點(diǎn)，美國最先進(jìn)行了傳動(dòng)軸涂

7、覆層的研發(fā)。1966年成功申請(qǐng)專利。此種工藝將尼龍11、尼龍12、尼龍1010粉末結(jié)合粘結(jié)劑涂覆在金屬傳動(dòng)軸的表面。此種方法對(duì)傳動(dòng)軸的性能及其應(yīng)用有一定的改進(jìn)，但在部件簡化及性能強(qiáng)度上的改善不大。纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料傳動(dòng)軸的問世及發(fā)展正在逐漸解決傳統(tǒng)金屬傳動(dòng)軸的缺點(diǎn)和完善其性能。國內(nèi)傳動(dòng)軸涂敷尼龍的研究已很成熟了，河南許昌傳動(dòng)軸總廠年產(chǎn)尼龍涂敷汽車傳動(dòng)軸總成90萬套，其中:輕型汽車傳動(dòng)軸28萬套,中型汽車傳動(dòng)軸34萬套，重型汽車傳動(dòng)軸28萬套。 最早生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料的公司是美國摩里遜公司（Morrison Molded Fiber Glass）生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合材料汽車傳動(dòng)軸。其生產(chǎn)的傳動(dòng)軸

8、供通用汽車公司載重汽車應(yīng)用。采用的碳纖維復(fù)合材料可以使原來的兩件合并為一件，與鋼材相比較質(zhì)量可以減輕60%，每個(gè)傳動(dòng)軸減輕9Kg。該傳動(dòng)軸采用卓爾泰克公司（ZOLTKE）公司的工業(yè)級(jí)48K碳纖維，年生產(chǎn)量為60萬根傳動(dòng)軸，每根傳動(dòng)軸消耗碳纖維0.68Kg。 福特公司1984年將玻璃纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸應(yīng)用到汽車領(lǐng)域。此種材料的抗扭曲強(qiáng)度是傳統(tǒng)金屬材料的兩倍以上，扭矩力測試結(jié)果為17 793N遠(yuǎn)大于安全設(shè)計(jì)值10 000N，作為受力材料玻璃纖維還要遜色于碳纖維復(fù)合材料?？紤]到碳纖維使用的成本，早期傳動(dòng)軸主要采用的時(shí)玻璃纖維纖維增強(qiáng)樹脂或者是玻璃纖維和碳纖維混合的使用，其中碳纖維作為結(jié)構(gòu)層。GKN

9、公司在1988年開始著手于碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的研究，傳動(dòng)軸在Renault Espace Quadra 上的使用開導(dǎo)了碳纖維復(fù)合材料汽車傳動(dòng)軸的先驅(qū)。1992年推出的Renault Safrane Quadra 的傳動(dòng)軸由原始的金屬三段式發(fā)展到了金屬和復(fù)合材料相連的兩節(jié)式，減重高達(dá)40%，此種傳動(dòng)軸銷量較小，僅年產(chǎn)500套。在Toyota Mark II使用的碳纖維傳動(dòng)軸減重大50%，性能上大大改善了N?V?H。Audi 80/90 Quattro 首次使用碳纖維傳動(dòng)軸是在1989年，并且使用汽車汽車型號(hào)一直延續(xù)到了1998年的Audi A4/A8 Quattro，此種型號(hào)傳動(dòng)軸年產(chǎn)已達(dá)3

10、0 000套。此外碳纖維汽車傳動(dòng)軸在以下車型上均有使用：阿斯頓?馬丁DB9，阿斯頓馬丁V8 Vantage Coupe，阿斯頓馬丁V12 Vantage，馬自達(dá)RX-8。即將上市的2011款奔馳SLS AMG歐翼，碳纖維傳動(dòng)軸的使用也將成為此款車型的標(biāo)配。 圖2.碳纖維傳動(dòng)軸使用進(jìn)展 汽車傳動(dòng)軸的諸多性能參數(shù)但中，臨界轉(zhuǎn)速是其很重要的一個(gè)參數(shù)，當(dāng)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速與它的彎曲振動(dòng)的固有頻率相同時(shí)，傳動(dòng)軸就會(huì)發(fā)生共振使傳動(dòng)軸有折斷的危險(xiǎn)。常用的計(jì)算汽車傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速的公式如下： Nc = (C / L2) (E/ I/A)0.5 上式中，Nc為汽車傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速， C為常數(shù)，

11、L為傳動(dòng)軸的長度， I為軸管連接部位力矩， A為萬向十字節(jié)的連接面積。 對(duì)這些限制因素進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，傳動(dòng)軸長度及連接萬向節(jié)確定的情況下，要提高傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速只能提高E/ 模量系數(shù)，對(duì)復(fù)合材料而言有高強(qiáng)，高模，彎曲模量可高達(dá)100Gpa。 簡化的臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式： 上式中：l為傳動(dòng)軸的長度，Eal、Eco為鋁和碳纖維/環(huán)氧樹脂的彈性模量；qal，qco為鋁管和碳纖維鋪層的單位長度質(zhì)量。與金屬材料相比較，碳纖維復(fù)合材料有著高彈性模量，并且有較小的單位長度質(zhì)量。 碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸具有優(yōu)異力學(xué)性能并且具有位移補(bǔ)償能力，單根軸體管就能達(dá)到使用上的要求。研究表明：軸體直

12、徑一致的情況下，汽車傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速為8000 rev/min時(shí)傳統(tǒng)金屬傳動(dòng)軸的長度為1250mm，而碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料傳動(dòng)軸的長度可以達(dá)到1650mm。碳纖維復(fù)合材料有望實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸的一體化。 圖3.傳動(dòng)軸長度與臨界轉(zhuǎn)速的關(guān)系 碳纖維復(fù)合材料具有很高的比強(qiáng)度、比模量，實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的同時(shí)可以達(dá)到節(jié)能省油的目的。資料表明：碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸與傳統(tǒng)金屬傳動(dòng)軸相比較可以至少減輕40%的質(zhì)量如示意圖4，其中包括傳動(dòng)軸兩段的金屬鏈接部件。汽車普通部件質(zhì)量每減輕1%，可節(jié)油1%，類似傳動(dòng)軸等運(yùn)動(dòng)部件則可以節(jié)油2%。纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料傳動(dòng)軸已經(jīng)廣泛應(yīng)用到汽

13、車領(lǐng)域，并且成功的改善了傳統(tǒng)金屬汽車傳動(dòng)軸的N?V?H（Noise, Vibration, and Harshness）性能，為汽車駕駛者提供了安靜怡人的環(huán)境。 圖4.金屬傳動(dòng)軸和CFRP傳動(dòng)軸對(duì)比示意圖 三 成型工藝 纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料汽車傳動(dòng)軸成型技術(shù)已趨于成熟，常見的成型工藝有拉擠成型，纏繞成型，空心管軋碾成型，壓模注塑成型等成型工藝。 3.1纏繞成型 圖5.纏繞工藝示意圖 纏繞成型是生產(chǎn)復(fù)合材料傳動(dòng)軸最常用的成型工藝。纏繞成型可以精度的控制纖維的

14、方向和軸體直徑，此成型工藝具有高度的自動(dòng)化生產(chǎn)能力。GKN公司所提供的復(fù)合材料傳動(dòng)軸均由纏繞工藝制備而成。纏繞成型過程中主要控制的參數(shù)有纏繞線型和纏繞角度對(duì)傳動(dòng)軸性能的影響，復(fù)合材料傳動(dòng)軸軸體與金屬連接部件連接的方式。針對(duì)具體的的纏繞成型工藝選舉典型的幾個(gè)實(shí)例予以說明。 3.1.1纏繞線型對(duì)傳動(dòng)軸體的影響： 早期的復(fù)合材料傳動(dòng)軸考慮增強(qiáng)纖維的加工成本，增強(qiáng)纖維主要采用玻璃纖維（彈性模量552-827GPa，E-glass、S-glass），基體采用雙酚A型環(huán)氧樹脂：Epi-Rez508，Epi-Rez 510（Celanese Coatings），Epon 828（Shell），固化劑采用

15、酸酐類固化劑（鄰苯二甲酸酸酐，）或者胺類固化劑（間本二胺，N,N-二甲基苯胺）。其中纖維體積含量為55-70%（60%）。 傳動(dòng)軸長度69.5 英寸（176.53cm，1 英寸=2.54 cm），內(nèi)徑：4英寸（10.16cm），由四個(gè)纏繞層組成如圖6所示，考慮纏繞角度及每層的厚度對(duì)傳動(dòng)軸的影響，US 4171626專利考察了輕微改變每纏繞層的厚度和纏繞角，采用了四種方案進(jìn)行纏繞，并對(duì)比了傳動(dòng)軸的基本性能指標(biāo)。 圖5 軸體示意圖 方案一： Layer No. Thickness/ inch(cm) Fiber reinforcement Fibe

16、r angle 1 0.02 (0.051) E-glass fiber 45 2 0.074 (0.188) E-glass fiber 0 3 0.014 (0.036) Carbon fiber（2206GPa） 0 4 0.012 (0.030) E-glass fiber 90 方案二： Layer No. Thickness/ inch(cm) Fiber reinforcement Fiber angle 1 0.020 (0.051) E-glass fiber 45 2 0.070 (0.178) E-gl

17、ass fiber 10 3 0.017 (0.043) Carbon fiber （2206GPa） 10 4 0.012 (0.030) E-glass fiber 80 方案三： Layer No. Thickness/ inch(cm) Fiber reinforcement Fiber angle 1 0.02 (0.051) E-glass fiber 45 2 0.082 (0.208) E-glass fiber 0 3 0.008 (0.020) Carbon fiber（3792GPa） 0 4 0.01

18、0 (0.025) E-glass fiber 90 方案四： Layer No. Thickness/ inch(cm) Fiber reinforcement Fiber angle 1 0.020 (0.051) E-glass fiber 45 2 0.080 (0.203) E-glass fiber 10 3 0.010 (0.025) Carbon fiber （3792GPa） 10 4 0.010 (0.025) E-glass fiber 80 四種方案傳動(dòng)軸參數(shù)： 序號(hào) 總厚度（cm） 總重量（kg）

19、 經(jīng)向模量(MPa) 臨界轉(zhuǎn)速（RPM） 方案一 0.305 3.35 65 4900(81.68HZ) 方案二 0.302 3.31 64 4880(81.35HZ) 方案三 0.305 3.39 66 4895(81.59HZ) 方案四 0.305 3.38 65 4889(81.49HZ) 小角度纖維纏繞層主要為傳動(dòng)軸提供靜態(tài)彎曲強(qiáng)度，大角度纖維纏繞層為了保障靜傳動(dòng)軸態(tài)扭曲強(qiáng)度。為了避免小角度纏繞時(shí)的纖維脫落、打滑在纏繞時(shí)采用輔助部件銷釘如示意圖中的31所示。由專利文獻(xiàn)小角度纏繞角一般在10-45之間，大角度纏繞角度一般為75-90。

20、 3.1.2復(fù)合材料傳動(dòng)軸軸體與金屬連接部件的連接形式 齒紋式連接 連接工序分兩種情況，一種是現(xiàn)將碳纖維傳動(dòng)軸軸體成型加工好之后再將其與金屬連接部件粘和連接。另外一種則是在纏繞成型過程中將金屬連接部件固定在纏繞芯模上，在纏繞過程中即可完成粘和連接。不管是兩者中的任何一種連接方式，金屬連接部件的外表面都經(jīng)過齒紋狀處理以增加連接強(qiáng)度的作用。（US 2003/0157988 A1）專利傳動(dòng)軸軸體部位采用纏繞成型的工藝，復(fù)合材料軸體連接部位和連接部件連接部位采用齒紋連接的方式。 圖7傳動(dòng)軸示意圖 圖8.傳動(dòng)軸連接

21、部位連接示意圖 如上圖所示13為傳動(dòng)軸金屬連接部件，14為金屬連接部件上的齒紋帶。齒紋帶齒紋的頂角角度為45-75（推薦使用60）。金屬連接部件齒紋帶14的外徑為70mm-75mm，齒紋頂尖厚度為0.05mm，相鄰齒紋頂尖寬度為0.9-1.8mm，齒紋高度為1.25mm，齒紋根部寬度為1.5mm,齒紋數(shù)量在145個(gè)左右。 United states patent 5309620本專利中傳動(dòng)軸的連接示意圖如下圖所示，3為金屬連接部件，5為金屬連接部件與復(fù)合材料軸體的連接層，6為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料傳動(dòng)軸軸體。Fig1-3為金屬連接部件上連接部位齒紋示意圖。齒紋尺寸高為：0.15-1mm，齒紋頂角

22、角度為90。 圖9.傳動(dòng)軸連接部位的連接示意圖 纏繞所用軸芯的外直徑為70.0mm，長度為1500mm（on winding Position芯模兩端各有50mm長度被高強(qiáng)的薄膜（厚度35微米）包裹），增強(qiáng)纖維為碳纖維，樹脂基體為雙酚A型環(huán)氧樹脂，固化劑為胺類固化劑（TONOX 60/40），采用此體系纏繞成型軸體部分，厚度為2.85mm，纏繞角度為16。增強(qiáng)纖維的體積分?jǐn)?shù)為602%。玻璃纖維復(fù)合材料作為加強(qiáng)層纏繞在連接層部位，厚度為3mm，纏繞角度為85。將芯模放置固化爐中固化，將芯模脫模，切割兩端多余部分，最終得到長度為1100mm，內(nèi)徑為7

23、0.1mm的傳動(dòng)軸。 此專利中著重研究了連接部位薄膜的加入對(duì)連接強(qiáng)度的影響，并且討論了連接部位的長度與連接強(qiáng)度的關(guān)系。如下表所示，專利中數(shù)據(jù)表明薄膜的加入增強(qiáng)了扭矩?cái)嗔褟?qiáng)度，并且隨著薄膜連接長度的增加斷裂強(qiáng)度增加。當(dāng)長度為45mm時(shí)，傳動(dòng)軸軸體比連接部位先斷裂，復(fù)合材料傳動(dòng)軸軸體與金屬連接部件的連接強(qiáng)度已非?？捎^。 傳動(dòng)軸連接部位性能參數(shù)： Example No Film Trade name Thickness（um） Joint Length（mm） Breaking Torque（N.m） Break portion 1 CF-T8-35 35 10 1

24、800 Joint area 2 CF-T8-35 35 25 4100 Joint area 3 CF-T8-35 35 30 5100 Joint area 4 CF-T8-35 35 45 ＞5500 FRP pipe portion 銷釘式連接 US4380443中采用的銷釘連接的方式，如圖9所示：1為傳動(dòng)軸示意圖，2為連接部位銷釘連接示意圖，3為連接部位橫切面示意圖。 圖10.傳動(dòng)軸連接示意圖 碳纖維傳動(dòng)軸在沖擊強(qiáng)度上有一定的不足、在傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中在最外表面加上增強(qiáng)層

25、，一般為玻璃纖維復(fù)合材料?？稍诶p繞成型過程中完成，也可采用噴射工藝將短纖維復(fù)合材料噴射在軸體表面固化成型加強(qiáng)層。 3.2 空心管軋碾真空袋成型（Tube-rolling） 圖11。 傳動(dòng)軸成型工藝過程 專利US2005159229A1采用真空袋成型工藝，如上圖所示：a 將4層碳纖維復(fù)合材料布和1層玻璃纖維復(fù)合材料布整理疊層卷繞在芯模上。b將芯模插入到鋁制空心管中。（復(fù)合材料布的長度與略大于芯模與鋁制空心管的內(nèi)孔周長一致）；c 旋轉(zhuǎn)芯模將復(fù)合材料布堆坨在鋁制空心管的內(nèi)表面；d 將鋁制空心管放置在真空袋中；e抽真空固

26、化成型。此種工藝更有利于成型高爾夫球桿、釣魚桿等小直徑的管材。 復(fù)合材料軸體固化成型后經(jīng)加工與金屬連接部件采用齒紋式相粘和連接如下圖所示： 圖12。連接裝備示意圖 國內(nèi)對(duì)復(fù)合材料汽車傳動(dòng)軸有一定的研究。許昌汽車傳動(dòng)軸總廠生產(chǎn)的尼龍涂敷汽車傳動(dòng)軸的生產(chǎn)工藝為：金屬零件經(jīng)過除油、除銹處理后采用馬日夫鹽、硝酸鹽對(duì)其進(jìn)行磷化處理，敷粘結(jié)劑后浸敷尼龍，流均勻冷卻定型，最后精加工可得成品。此工序過程在美國專利基礎(chǔ)上有所改進(jìn)，改善了采用磨砂處理金屬零件不均勻的缺點(diǎn)，并且粘結(jié)劑的使用在結(jié)合強(qiáng)度上也要有利于涂底漆的處理方法。 哈爾濱

27、玻璃鋼研究院、中國船舶重工集團(tuán)對(duì)碳纖維傳動(dòng)軸都有所研究。哈玻院采用采用纏繞成型工藝生產(chǎn)傳動(dòng)軸，軸體分三層、內(nèi)表層為玻璃纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料采用纏繞或者噴射成型；中間層也稱結(jié)構(gòu)層為碳纖維復(fù)合材料，采用纏繞成型而成；最外層為玻璃纖維復(fù)合材料經(jīng)纏繞成型而成。經(jīng)加壓固化后，采用特殊的工裝和設(shè)備進(jìn)行無錐度脫模，軸體的厚度在3mm左右。中國船舶重工集團(tuán)的研究主要是解決了碳纖維軸體與連接部件的連接。采用的法蘭連接的方式如下圖： 圖13. 法蘭連接方式 此種類型的碳纖維傳動(dòng)軸主要應(yīng)用于冷卻塔風(fēng)機(jī)、造紙機(jī)、印刷機(jī)、壓縮機(jī)、泵等。 四 應(yīng)用展望 資料統(tǒng)計(jì)表明2007年中

28、國汽車銷售879.15萬輛，同比增長20%以上。在汽車市場的帶動(dòng)下，2007年我國汽車傳動(dòng)軸的需求已經(jīng)突破992萬根，產(chǎn)值達(dá)到了45億元。2008年汽車銷量達(dá)到938.05萬輛，而作為汽車零部件的汽車傳動(dòng)軸需求量也接近1900萬套，產(chǎn)值達(dá)到54億元。預(yù)計(jì)，2010年我國汽車傳動(dòng)軸總銷售額將達(dá)87億元，在汽車材料應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)合材料傳動(dòng)軸具有很大的潛在應(yīng)用市場。 目前國內(nèi)傳動(dòng)軸市場被GKN Driveline等大型外資所控制。GKN Driveline憑借自身技術(shù)優(yōu)勢在中國轎車市場占有50%汽車傳動(dòng)軸市場份額，其年產(chǎn)量可達(dá)500 萬根。2008年10月又在上海投資新工廠，并計(jì)劃2009年在中國武漢在開設(shè)新的傳動(dòng)軸工廠，這將是GKN繼上海、重慶、吉林之后，在中國開設(shè)的第五家傳動(dòng)軸工廠，全國布局還在繼續(xù)。中國碳纖維傳動(dòng)軸的研究和生產(chǎn)迫切需要提高。 碳纖維傳動(dòng)軸的大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化受碳纖維成本高的影響，美國對(duì)汽車工業(yè)用碳纖維作了研究分析, 結(jié)論是碳纖維價(jià)格降至16.5美元以下時(shí), 碳纖維與鋼材相比就有競爭性了。但其優(yōu)良的性能及減輕車重的作用對(duì)制造商來說具有巨大的魅力。