碳纤维增强复合材料是由碳纤维与其它基体材料通过复合工艺制成的新型材料，其中增强纤维主要承受负荷，基体材料主要传递应力，它们取长补短，达到更优的综合性能。碳纤维复合材料与金属材料和塑料相比，既具有一般碳材料的特性: 如耐高温、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小等，又具有比强度比模量高，耐疲劳,减震性能好，破损安全性能好，成型工艺好等优良性质，在现代各工业领域应用非常广泛。

　　传动轴是机械设备中普遍使用的重要零件之一，所以越来越多的金属传动轴逐渐被碳纤维复合材料传动轴所替代。使用碳纤维增强复合材料代替原有的金属材料生产的传动轴，可在大幅减轻总体结构自重的同时，减少噪声，降低传动系统能量损失，提高抗振性能。同时，碳纤维复合材料生产的传动轴耐腐蚀，热膨胀系数小，适合环境恶劣的工作地点。另外，碳纤维复合材料传动轴可以采用补强的方式进行维修，相对于金属轴维护更加方便，同时使用寿命也相对较长。

　　本文考虑到碳纤维复合材料力学特性的各项异性，沿着纤维方向,复合材料的抗拉和抗压性能较好,因此碳纤维复合材料的性能参数具有可设计性。在传动轴的设计中,可以利用碳纤维复合材料这种可变的性能参数来满足不同的动力学性能要求。针对碳纤维复合材料与金属混合制成的轴，可以通过改变轴中碳纤维部分的铺层方式来使碳纤维传动轴的动力学特性满足需求。

　　针对碳纤维复合材料传动轴动力学特性中的固有频率和模态振型两方面内容进行研究。首先，根据某电机传动轴的技术要求设计出碳纤维复合材料传动轴试件。其次，根据推导出的轴类零件的动力学方程，运用matlab软件编程计算得到了碳纤维复合材料传动轴试件的前三阶固有频率和模态振型。再次，选取SAMCEF软件针对该碳纤维复合材料传动轴试件建立有限元模型并进行有限元模态分析。其后，对试件进行激振实验，测量出其前三阶固有频率并与理论计算和有限元模态分析得出的数值进行对比，分析差异。

　　最终证明了有限元分析模型和分析过程的有效性，获得了适合于碳纤维复合材料传动轴动力学性能设计的有限元模型。最后，采用该有限元模型，探讨了不同铺层顺序，铺层角度，铺层厚度对碳纤维复合材料传动轴固有频率及模态振型的影响。最终得出，碳纤维复合材料传动轴的固有频率主要受铺层角度影响，固有频率大体上随铺层角度的增大而减小，正负交替铺层有利于提高其固有频率。变厚度铺层也会提高碳纤维复合材料传动轴的固有频率。在铺层角度变化和变厚度铺.层同时作用时，会产生相互影响。而铺层顺序和铺层单层厚度对一阶固有频率几乎不产生影响。对于模态振型，无论哪种铺层方式都不会对其产生影响，铺层方式的不同只会改变模态振型出现的顺序。

　　目前碳纤维复合材料传动轴已在全世界广泛应用，其产品主要针对大型机械和船用推进系统;在汽车尤其是高档汽车和赛车中，碳纤维复合材料传动轴由于其质量轻，减震减噪性能好，能提高输出功率的特点，目前奔驰，宝马，法拉利，雷诺等大型汽车公司都相继开始使用其代替传统金属轴。随着碳纤维复合材料传动轴各项研究的不断成熟，相信越来越多的金属传动轴会被其取代。