使用碳纖維復合材料替代傳統(tǒng)金屬材料制作機械臂時，可以大大減輕機械手臂的自身重量，但是在輕量化的同時，是否會影響到機械臂的力學性能呢？根據(jù)外加載荷性質的不同，原材料的力學性能體現(xiàn)為拉伸、壓縮、彎曲、扭轉等幾個方面，這些方面的不同表現(xiàn)決定了原材料的使用范圍和使用壽命，因此，力學性能是評判碳纖維復合材料能否適用于工業(yè)機械手臂的關鍵因素。碳纖維機械臂的力學性能檢測主要包括以下幾個方面：
 

 

1.碳纖維復合材料機械臂的拉伸

用于機械手臂的碳纖維復合材料的拉伸主要指軸向拉伸，即在一定環(huán)境條件下，當機械臂受到軸向力時的軸向抗拉力和抗拉強度。實驗時要求試樣端面與其軸線垂直、且平整、無分層、撕裂等現(xiàn)象，表面無損傷，若表面存在毛刺或其他突起物，應予修平，并盡量避免損傷增強纖維。

參考標準：GB/T 1446-2005《纖維增強塑料性能試驗方法總則》

GB/T 1447-2005《纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》

GB/T 5349-2005《纖維增強熱固性塑料管軸向拉伸性能試驗方法》

2.碳纖維復合材料機械臂的彎曲

彎曲試驗主要用來檢測碳纖維復合材料機械臂在彎曲靜載荷作用下的性能和行為。彎曲試驗可分為兩大類，一種是局部彎曲試驗，另一種是整體彎曲試驗。

碳纖維復合材料機械臂在實際應用中往往是以整體出現(xiàn)的，而具體應用中，整體的彎曲性能與局部彎曲性能存在著很大的差異，因此，為了更好地了解碳纖維復合材料機械臂實際的彎曲性能，整體彎曲試驗相對更為重要。整體彎曲試驗原理和局部彎曲試驗原理相似，都采用三點彎曲，無約束支撐，再以恒定的加載速率加載，致使試樣破壞或達到一定的撓度值，從而檢測其最大抗彎曲力，從而分析其彎曲性能。

參考標準：GB/T 1449-2005《纖維增強塑料彎曲性能試驗》

3.碳纖維復合材料機械臂的壓縮

碳纖維復合材料機械臂的抗壓強度與樹脂性能、界面大小以及增強體的結構有很大關系，因此，即使是相同的增強體，復合時所用的樹脂種類及成型工藝的不同，相應復合材料抗壓強度也不相同。與彎曲試驗類似，壓縮實驗方法具體可分為局部壓縮和整體壓縮。

實驗時要求試樣的機械臂端面平整、無分層、撕裂等現(xiàn)象，其余表面無損傷。試樣兩端面要求相互平行，且與試樣軸線垂直，平行度應不大于0.10mm。碳纖維復合材料機械臂成品一般尺寸較大，且規(guī)格不一，常用的壓縮實驗在實驗前需取壁管中某一片狀進行檢測，以此檢測碳纖維復合材料機械臂的整體抗壓性能。

參考標準：GB/T 5350-2005《纖維增強熱固性塑料管軸向壓縮性能試驗方法》

       我公司已為國內多個工業(yè)機器人品牌提供了多批次的碳纖維機械臂產(chǎn)品，為使產(chǎn)品符合用戶的需求，在碳纖維機械臂的力學性能方面也有相應的實驗數(shù)據(jù)。首先，以制作碳纖維機械臂的碳纖維與環(huán)氧樹脂的常用型號為樣本，測定碳纖維復合材料的基本性能，得出以下數(shù)據(jù)：

      其次，以其中一款直管型碳纖維復合材料機械臂的成品為樣本，對其力學性能測試，并與傳統(tǒng)金屬材料制成的同型機械臂力學性能進行對比，得出以下數(shù)據(jù)：

        通過力學方面的實驗數(shù)據(jù)證明，我公司生產(chǎn)的碳纖維復合材料機器人手臂比常用金屬材料制成的機械臂在抗拉輕度、比強度、比剛度等方面都有明顯的提升。