碳纤维复合材料机床传动轴设计与分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。而碳纤维复合材料是碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成的结构。它具有碳材料的本征特性，有兼具有纤维复合材料的一般特性；碳纤维同时可与所有聚合物、金属、无机物复合，增强效果明显。密度小，质量轻；高强度，高模量；耐疲劳，使用寿命长；自润滑，耐磨损，吸能减震，对振动有着优异的减震功能；尺寸稳定，导电性、导热性好；惰性气体中热稳定性高，在化学条件下不发生腐蚀；具有吸收和反射电磁波的功能；x射线透射性好，不续热；与生物相容性好等特点。

由于碳纤维自身优良的特性，这使得其在当今世界各个领域的运用变得十分广泛。本文将着重关于碳纤维复合材料在传动轴上的应用和研究。

王高平等人研究了铝／碳纤维复合材料混合传动轴的振动特性，通过了实验测试和有限元的两种方法验证了复合材料固化层数变化对于一段式混合轴的振动特性的影响。

2. 研究的基本内容与方案

(1)研究的基本内容

a. 设计碳纤维复合材料机床传动轴，包括铺层设计和连接结构设计，完成装配图和零件图；

b. 利用ansys软件进行碳纤维机床传动轴的强度、刚度分析。

（2）研究目标

设计出碳纤维复合材料机床传动轴的的铺层设计和链接结构设计，使其达到工业使用要求。直径100，长2000mm，扭矩6000牛米，设计转速2000prm.

3. 研究计划与安排

第1-2周，收集查阅与设计题目相关的资料，选定需要翻译的外文资料；第3-4周，拟定设计方案，完成开题报告，进行外文资料的翻译；第5-6周，碳纤维复合材料铺层参数分析；第7-8周，碳纤维机床传动轴的铺层设计；第9-10周，连接结构设计，进行装配图和零件图设计； 第11-12周，建立碳纤维机床传动轴的 ANSYS模型；第13-14周，进行碳纤维机床传动轴强度、刚度分析，修改完善装配图和零件图；第15-16周，设计资料的整理，撰写毕业设计说明书；第17-18周，修改完成设计说明书，答辩资料送审, 毕业设计答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1].贺福，碳纤维及其应用技术[m].北京：化工出版社.2004

[2]. 宋春生，徐仕伟，张锦光，龚静雯等，机床用碳纤维传动轴设计与分析[a].武汉：制造技术与机床.2012.

[3]. 王高平.周攀.铝/碳纤维复合材料混合传动轴的振动特性研究[会议论文].2010.