碳纤维复合材料传动轴不仅质量轻，具有很好的耐疲劳性和耐腐蚀性，而且噪声小、震动衰减性好、安全性好，特别适用于大型重载传动轴。碳纤维复合材料传动轴根据结构形式可以分为整体型和装配型两类。整体型结构可以采用连续纤维编织固化成型；装配型即传动轴由两个以上构件通过连接装配成一个整体。装配型传动轴由于其工艺简单，且力学性能好被广泛使用。本文主要研究装配型碳纤维复合材料传动轴的设计。

　　传动轴工作时主要承受扭矩。碳纤维复合材料最大的优点之一就是具有很高的抗拉强度。传动轴要承受大的转矩，首先要保证纤维的连续性。手糊成型工艺，采用碳纤维布进行生产，碳纤维布要根据要求裁剪为各种尺寸和形状，这样单层及各层的纤维都成了单独的个体，不具有连续性，会大大降低碳纤维管的承扭性能。

　　碳纤维管为闭合管，不适合采用树脂传递成型、真空袋压法成型、树脂膜熔浸成型、预浸料成型、低温固化预浸料成型等成型工艺，若采用这些工艺加工会提高加工成本，且由于纤维的不连续，管的扭转强度和扭转刚度不是很高。

　　拉挤成形实现了纤维的连续性，但是不能实现纤维角度的任意变化，且加工设备费用很高。缠绕成型工艺易实现等强结构、可整体成型、操作简单便捷，是传动轴制造首选的成型工艺。因此，本文选用缠绕成型工艺进行碳纤维管的加工。缠绕成型中，缠绕厚度、缠绕角度以及缠绕角度的顺序等对碳纤维管的性能都有较大的影响。缠绕成型工艺还可以根据树脂基体和缠绕规律进行分类。

　　1、根据树脂基体分类

　　缠绕成型工艺根据树脂基体浸渍纤维的方式分成干法、半干法、湿法三类，湿法缠绕成型工艺应用最广。

　　（1）干法缠绕干法缠绕成型是预先将浸渍树脂的连续纤维缠绕在卷机上，在缠绕机土加热至粘流状态后缠绕到芯模上的成型工艺。采用干法缠绕的产品结构稳定，缠绕张力均匀，工艺过程易控制，容易实现自动化、机械化。但干法缠绕设备复杂，投资较大。

　　（2）湿法缠绕湿法缠绕成型是将浸过树脂的连续纤维直接缠绕到芯模上的成型工艺。湿法缠绕成型的设备简单，对原材料的要求不高。但是缠绕过程中缠绕张力不容易控制，纱带的质量不易检验，固化过程中容易产生气泡。

　　（3）半干法缠绕半干法缠绕成型工艺是将浸渍树脂的无捻粗纱，迅速烘干后缠绕到芯模上的成型工艺。半干法缠绕成型与干法缠绕成型相比减少了胶纱的烘干时间，与湿法缠绕成型相比增加了烘干工艺。

　　2、根据缠绕规律分类

　　缠绕成型工艺根据缠绕规律的不同分成三类：纵向缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕。

　　（1）纵向缠绕法纵向缠绕又称为平面缠绕。纵向缠绕时芯模绕轴线慢速旋转，导丝头在固定平面内做匀速圆周运动，导丝头转动一周，芯模的转角是一个纱片的宽度。

　　（2）环向缠绕法环向缠绕时导丝头在与芯模轴线平行的方向慢速移动，芯模绕轴线作匀速运动。芯模自转一周，导丝头移动一个纱片宽度。

　　（3）螺旋缠绕法螺旋缠绕即测地线缠绕。导丝头在平行芯模轴线的方向反复匀速运动，芯模绕轴线匀速转动。缠绕成型工艺的应用十分广泛，尤其是压力容器和管材等回转体结构方面的应用更多。

　　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。

　　阅读延伸：《碳纤维传动轴在机床上的应用优势》