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碳纤维传动轴的优势和市场应用有哪些?

时间:2021-07-05点击次数:35信息来源:Rev1

传动轴是组成机器的重要零件之一,其主要功能是传递运动、扭矩和支承回转零件。根据受载形式,轴可以分为心轴、转轴和传动轴。一般而言,传动轴对动平衡、质量、耐腐蚀、耐疲劳等性能要求比较高,对材料和加工工艺的要求也很高。

扭转强度和扭转疲劳寿命是传动轴最重要的两项性能指标。碳纤维复合材料的纵向拉伸强度是横向拉伸强度的20倍,纵向弹性模量是横向弹性模量的14倍,合理的结构设计,能够将碳纤维复合材料传动轴的抗扭转强度最大化,同时大幅度提高其扭转疲劳强度。

目前,国外很多汽车上已经开始使用碳纤维复合材料传动轴。碳纤维复合材料汽车传动轴与金属传动轴相比降低了质量、简化了结构、减轻了振动,降低了噪音。

除汽车外,在机床和船舶等机器上碳纤维复合材料传动轴也得到了应用。碳纤维复合材料传动轴质量轻,固有频率较高,转动惯量低,将其用在机床上不但可以提高主轴旋转速度,也可大大降低主轴调换转动方向对机床的冲击,提高了机床寿命和其加工零件的精度。碳纤维由于质量轻,可以减少中间支承,在船舶上应用比较多。

当碳纤维预浸料单向铺层方向接近0°、45°及90°,结构件的抗扭强度较高,且抗扭强度随着结构件壁厚的增加而增大;增加40°~70°的铺层可以提高构件的扭转刚度;对称铺层比与非对称铺层更有利于零件承受扭矩;碳纤维传动轴比钢、铝合金传动轴运动稳定性好,且主共振的振幅小。并且与金属传动轴相比,碳纤维传动轴的质量减少50%,并且能够降低制造成本、增加可靠性。

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