机械臂的材料选择需根据功能需求、负载条件及成本等因素综合考量,主要分为以下几类:
一、结构材料
金属材料
铝合金 :轻量化首选,耐腐蚀性强,适合臂体、关节等承重部件
钢材(如Q235、Q345、16MN) :高强度和耐磨性,用于关键承重结构(如后车架、转向支耳)
钛合金/镁合金 :密度更低,适合对重量要求苛刻的高端机械臂
碳纤维复合材料
轻量化效果显著,比强度和刚度高于传统金属,且热膨胀系数低,提升定位精度
常用于高端工业机械臂、无人机等领域
玻璃纤维复合材料
耐酸碱腐蚀,成本低于碳纤维,适用于特殊环境
二、关节与传动材料
金属材料 (如钢、铝合金):提供高刚性和耐磨性
工程塑料 (如聚酰胺、聚酯):轻量化且耐腐蚀,适合柔性关节
润滑剂 :减少摩擦损耗,延长机械臂寿命
三、末端执行器材料
金属材质 :高强度和耐磨性,适合夹持重物
工程塑料 :轻量化且可定制形状,适合精细操作
柔性材料 :如橡胶、硅胶,实现非刚性抓取
四、其他辅助材料
电子元件 :半导体材料(硅)、陶瓷材料(耐高温)
电缆线束 :导电材料(铜)、绝缘材料
五、材料选择趋势
随着技术发展,碳纤维复合材料因轻量化和高性能逐渐成为主流,尤其在高端工业领域应用广泛。传统金属材料仍因成本优势在基础结构中占据重要地位。工程塑料和复合材料则多用于提升特定功能(如耐腐蚀性、柔性)。