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基于FSAE赛车的碳纤维传动半轴设计制造
一、引言
FSAE（FormulaSAE）是国际性汽车工程比赛项目，旨在鼓励大学生学习汽车设计、制造与竞速技术，以提升其综合素质。FSAE比赛项目对车辆性能的要求非常高，可以说是对汽车工程专业学生的综合考验，其中碳纤维传动半轴是FSAE赛车的被动转动部件之一，对决定赛车性能至关重要。在这样的背景下，本文将选取碳纤维传动半轴作为研究对象。
二、碳纤维传动半轴的研究意义
传统的传动半轴采用钢材制造，但是钢的轻量化空间有限，无法满足FSAE赛车的高性能需求。而碳纤维材料具有高强度、轻量化、耐腐蚀等优点，因而在FSAE赛车的制造中被广泛应用。
碳纤维传动半轴作为轻量化材料的代表之一，其研究对FSAE赛车的性能提升具有重要意义。碳纤维传动半轴的轻量化设计可以减少赛车重量，提升赛车速度，同时也减少了赛车轮胎与地面之间的接触面积，从而进一步提高车辆的加速性能。
三、碳纤维传动半轴的设计制造
1.板材型碳纤维传动半轴的设计制造
板材型碳纤维传动半轴具有一定的轴向弯曲强度，常用于FSAE赛车的前轮传动。其设计制造步骤如下：
(1)碳纤维板材和预浸料：胶合板材是由沥青和两片压缩板片组成的材料，中间加固一层玻璃化纤维布、预浸料。
(2)模具设计及模型制造：将传动半轴轴型设计好后，需根据设计图，利用数控铣床或3D打印机加工出一个三维的模具。
(3)板材剪裁：根据模具的形式，将碳纤维板材按照特定大小剪裁。
(4)板材烘干：将剪裁好的板材用烘箱进行烘干，去除内部的空气和水分，使其内部致密均匀。
(5)板材覆盖：用胶粘剂将碳纤维板贴在模具上，直到覆盖整个模具表面。
(6)加压：将模具及碳纤维板压入压机中进行压力加压，使其达到合适的密度。
(7)固化：将压过的碳纤维板取出，在80-100摄氏度的烤箱内进行固化处理，使其成为具有一定强度的碳纤维材料。
(8)人工打磨：用手工工具在碳纤维半轴的外表面进行打磨和修整，使其表面更加平滑。
2.管型碳纤维传动半轴的设计制造
管型碳纤维传动半轴具有较高的弯曲、扭曲和拉伸强度，常用于FSAE赛车的后轮传动。其设计制造步骤如下：
(1)杆状强化材料：选用较高强度的碳纤维管材，并还可加外保护层，提高整体强度。
(2)强化管材的加工：轴承在碳纤维管材的两端拼合，将碳纤维管材加工成传动半轴的形状。
(3)碳纤维管材内壁处理：用锉刀对碳纤维管材内壁进行处理，使其光洁平滑。
(4)管材两端的准备：预备碳纤维管材两端芯子与套子的加工，应保证轴承的接触表面平整、紧密且不锈。
(5)轴承加装：在碳纤维管材的两端加装轴承，并按照一定的方式将其固定。需要注意的是，要保证轴承的内径与传动半轴轴向一致。
(6)传动半轴表面打磨：最后进行手工打磨，使其表面平滑无瑕疵。.
四、结论
碳纤维传动半轴的研究对于FSAE赛车的性能提升具有重要意义。在设计制造碳纤维传动半轴时，可以采用板材型或管型的设计方案。在制造过程中，需要注意材料的强度要求以及制造工艺的操作细节，以保证产品的质量。最终，可以有效提高FSAE赛车的性能，更好地证明设计的可行性和可靠性。