尾传动轴是直升机传动系统的关键动部件,其作用是按直升机总体布置和性能要求传递功率和转速。尾传动轴一般由尾水平轴和尾斜轴两部份组成,其中尾斜轴位于中间减速器和尾减速器之间,安装在尾斜梁上,其重量和动力学特性对直升机的总体性能有较大的影响。复合材料具有强度高、比重小、耐高温、耐腐蚀等特点,用于飞机结构上,可比常规的金属结构减轻20~30%。将复合材料应用于直升机尾传动轴上,取代传统的铝合金材料,不仅能够减轻直升机对尾传动轴的重量要求还能够提高尾传动轴的固有频率,避免产生共振。碳纤维复合材料具有各向异性的力学特性,其沿纤维方向的抗拉性能较高,且可对其性能参数进行设计,通过合适的铺层设计,可以满足直升机尾传动轴的不同强度及动力学特性设计要求。本文主要针对碳纤维复合材料传动轴的动力学特性和强度两个方面的内容进行研究。首先,根据设计要求进行复合材料尾斜轴的铺层设计;其次,通过经验公式,运用Matlab软件计算得到碳纤维传动轴的一阶临界转速和抗扭能力;再次,选取MSC/NASTRAN、MSC/PATRAN软件针对该碳纤维复合材料传动轴试验件建立有限元模型进行模态分析和强度分析;最后,对试验件进行临界转速试验和静扭试验,并将理论计算值与试验数据进行对比,分析差异。同时,在理论计算和有限元计算过程中,探讨了5种不同的铺层角度、铺层顺序对传动轴固有频率、强度的影响。