一种新型碳纤维复合材料传动轴及其成型工艺基于现有碳纤维复合材料传动轴存在的金属件与碳纤维轴连接不稳定和碳纤维轴难以实现大批量生产的问题，设计了一种新型碳纤维复合材料传动轴及其成型工艺，意图达到低成本生产的制造理念和“节能减排”的目标，拟采用创新设计配套的加工工艺方法制造一种新型碳纤维复合材料传动轴，使传动轴大幅度减重，可以保证车身各方面的性能以及安全性能不受影响，并配套加工工艺实现大批量制造，降低制造成本的同时达到节能的目的。碳纤维复合材料传动轴应用于汽车的背景汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。有实验表明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%〜8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3L〜0.5L。从理论上看，实现轻量化的途径主要有三种：一是结构轻量化；二是特种加工；三是材料轻量化。从实际情况看，使用轻量化材料是目前最常用的减重方式，而在轻量化材料的选择中，从宝马、兰博基尼等高档车型到近几年兴起的新能源汽车来看，碳纤维复合材料无疑是最大的热点。但是，由于其成本高昂，导致其无法被普及到普通汽车。将碳纤维复合材料与传统制车材料对比可得，碳纤维复合材料具有质量轻、强度高的优势。综上，尽管碳纤维复合材料的生产成本较为昂贵，碳纤维复合材料对汽车生产方仍然有很重要的现实意义。我们对不同的车用碳纤维复合材料零部件轻量化效果进行比较（如表1所示）。碳纤维复合材料有提高燃油效率和降低油耗等特点，众所周知，汽车传动效率越高，传递动力的过程中能量损失越小，汽车的油耗就越低，因此，改善传动轴的使用性能对汽车节能减排具有比较重要的意义。碳纤维复合材料传动轴它不仅可减轻60%的重量，还使传动轴具有更好的耐疲劳性和耐久性，但是调查发现，碳纤维复合材料在传动轴应用普及方面较为困难。一方面，由于碳纤维复合传动轴的制造方法为缠绕生产，加工过程繁琐，生产效率低，导致无法大批量生产；另一方面，金属件与碳纤维复合传动轴的连接部分容易出现失效现象。现在碳纤维复合材料应用成本主要分为两部分，一是碳纤维材料的成本，二是碳纤维制造为零部件的制造成本。材料的成本随着碳纤维技术发展已经逐年减少，目前采用较多的聚乙烯前体和聚丙烯腈前体成本分别只有1美元/lb,和3美元/lb。但是碳纤维复合材料制造为零部件的成本就不太可观了,由单件小批量生产到规模化生产。长久以来,以手工为主的单件小批量生产模式一直占据着碳纤维复合材料汽车零部件主要制造过程，因而易于造成产品质量难以保证、制造成本较高与生产效率较低。所以碳纤维复合材料能否满足大批量生产的要求至关重要。研究意义在机械产品中传动轴的使用相当普遍，在工作过程中，传动轴主要承受扭转力矩。碳纤维传动轴的比强度高、抗腐蚀、耐疲劳强度及动态特性良好，与金属传动轴相比，碳纤维传动轴传递的扭矩更多，质量更轻（以汽车传动轴为例，碳纤维复合材料传动轴可使原来的两件简化为单件，与钢材相比减重60%,每个传动轴减重9kg）,转动需要的功率更低。但碳纤维复合传动轴与金属件连接部分容易产生失效，影响轴的性能。因此,改善碳纤维传动轴的连接结构具有非常重要的意义。此外,由于受现有的连接方式限制,碳纤维复合传动轴难以实现大批量生产,制造效率低、成本高,所以降低制造成本乃当务之急。综上所述，研究碳纤维复合传动轴与金属件连接方式，对于改善轴的性能,开发碳纤维复合轴低成本制造工艺,降低制造成本，激发碳纤维复合材料在汽车轻量化研究方向上的潜能，为汽车节能降耗等方面做出贡献具有重大意义。实施方案连接结构设计1）设计背景。金属件与碳纤维复合传动轴的连接部分容易出现失效现象，因此金属件与碳纤维复合传动轴的连接方式是制约碳纤维复合传动轴成型的关键因素。对比胶接连接（如图1，1为金属部分，2为碳纤维复合材料薄壁圆管）、机械连接和混合连接可以发现，这几种连接方式都存在连接金属件与碳纤维复合材料连接部分强度低，装配效率低的问题。因此，本项目拟从轴的金属件与碳纤维复合...
