使用碳纤维复合材料替代传统金属材料制作机械臂时，可以大大减轻机械手臂的自身重量，但是在轻量化的同时，是否会影响到机械臂的力学性能呢？根据外加载荷性质的不同，原材料的力学性能体现为拉伸、压缩、弯曲、扭转等几个方面，这些方面的不同表现决定了原材料的使用范围和使用寿命，因此，力学性能是评判碳纤维复合材料能否适用于工业机械手臂的关键因素。碳纤维机械臂的力学性能检测主要包括以下几个方面：
 

 

1.碳纤维复合材料机械臂的拉伸

用于机械手臂的碳纤维复合材料的拉伸主要指轴向拉伸，即在一定环境条件下，当机械臂受到轴向力时的轴向抗拉力和抗拉强度。实验时要求试样端面与其轴线垂直、且平整、无分层、撕裂等现象，表面无损伤，若表面存在毛刺或其他突起物，应予修平，并尽量避免损伤增强纤维。

参考标准：GB/T 1446-2005《纤维增强塑料性能试验方法总则》

GB/T 1447-2005《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》

GB/T 5349-2005《纤维增强热固性塑料管轴向拉伸性能试验方法》

2.碳纤维复合材料机械臂的弯曲

弯曲试验主要用来检测碳纤维复合材料机械臂在弯曲静载荷作用下的性能和行为。弯曲试验可分为两大类，一种是局部弯曲试验，另一种是整体弯曲试验。

碳纤维复合材料机械臂在实际应用中往往是以整体出现的，而具体应用中，整体的弯曲性能与局部弯曲性能存在着很大的差异，因此，为了更好地了解碳纤维复合材料机械臂实际的弯曲性能，整体弯曲试验相对更为重要。整体弯曲试验原理和局部弯曲试验原理相似，都采用三点弯曲，无约束支撑，再以恒定的加载速率加载，致使试样破坏或达到一定的挠度值，从而检测其最大抗弯曲力，从而分析其弯曲性能。

参考标准：GB/T 1449-2005《纤维增强塑料弯曲性能试验》

3.碳纤维复合材料机械臂的压缩

碳纤维复合材料机械臂的抗压强度与树脂性能、界面大小以及增强体的结构有很大关系，因此，即使是相同的增强体，复合时所用的树脂种类及成型工艺的不同，相应复合材料抗压强度也不相同。与弯曲试验类似，压缩实验方法具体可分为局部压缩和整体压缩。

实验时要求试样的机械臂端面平整、无分层、撕裂等现象，其余表面无损伤。试样两端面要求相互平行，且与试样轴线垂直，平行度应不大于0.10mm。碳纤维复合材料机械臂成品一般尺寸较大，且规格不一，常用的压缩实验在实验前需取壁管中某一片状进行检测，以此检测碳纤维复合材料机械臂的整体抗压性能。

参考标准：GB/T 5350-2005《纤维增强热固性塑料管轴向压缩性能试验方法》

       我公司已为国内多个工业机器人品牌提供了多批次的碳纤维机械臂产品，为使产品符合用户的需求，在碳纤维机械臂的力学性能方面也有相应的实验数据。首先，以制作碳纤维机械臂的碳纤维与环氧树脂的常用型号为样本，测定碳纤维复合材料的基本性能，得出以下数据：

      其次，以其中一款直管型碳纤维复合材料机械臂的成品为样本，对其力学性能测试，并与传统金属材料制成的同型机械臂力学性能进行对比，得出以下数据：

        通过力学方面的实验数据证明，我公司生产的碳纤维复合材料机器人手臂比常用金属材料制成的机械臂在抗拉轻度、比强度、比刚度等方面都有明显的提升。