ZV——当量于沿齿廓工作段全啮合的工作齿数 ，一般可取
Zv?0.075?200?15；
K——载荷系数，取K=1.3~1.75 ，设计中取为K=1.5 ；
PP——齿宽许用比压 ，对于无润滑条件下工作的调质柔轮，取PP=8MPA ；
所以，代入 p?2000TK?PP 得：
dRhnbZv2000?2?1.580?0.56?20?15 ?0.4464MPa
P?因0.4464MPa?8MPa满足p≤pp，所以符合耐磨性要求 。 柔轮强度计算：
谐波齿轮工作时，柔轮筒体处于变应力状态，其正应力基本上是对称变化的，而?,?,?,?切应力则呈脉动变化，若以amam分别表示正应力和切应力的应力幅和平均应力。 （1）正应力的应力幅和平均应力分别为：
?a?3.35??Eh1?m?0 (2) 2Dp（2）由变形和外载荷所引起的切应力分别为：
?y?0.5?则，切应力的应力幅和平均应力为：
?Eh12000T (3) ???22Dp?Dph1?a??m?0.5?(?y???) (4)
以上式中：T——柔轮工作转矩（N?m），由前计算取为：T=2 N?m ； h1——柔轮齿根处的臂厚（mm），设计中取为：h1=0.6mm ； DP——计算平均直径（mm），设计中为：
DP=dfＲ－h1＝79.7－0.6＝79.1mm ；
E——弹性模量（MPa），设计中为E =206000 MPa ；
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?——变形量（mm），??dG?dR，本设计中为 ?=80.8－80=0.8mm ；
柔轮工作条件较恶劣，为使柔轮在额定载荷下不产生塑性变形和疲劳破坏，并考虑加工工艺较高的要求，决定选用30CrMnSiA作为柔轮材料。
将具体数据代分别代入上式中得：
0.8?206?103?0.6?a?3.55??56.103(MPa)279.1?m?00.8?206?103?0.6?y?0.5??7.902(MPa)279.12000?2????0.339(MPa)2??79.1?0.6?a??m?0.5?(?y???)?0.5?(7.902?0.339)?4.121(MPa) (5)
30CrMnSiA的力学性能如下：
?b?1100MPa,?s?900MPa ，球化处理后硬度为24~26HRC ， 且，取：
??1?0.45?b?0.45?1100?495(MPa)??1?0.25?b?0.25?1100?275(MPa)
柔轮正应力安全系数和切应力安全系数分别为：
??1495??3.529k??a2.5?56.103??1275n????23.38k??a?0.2?m2.25?4.801?0.2?4.801n??
n?n?3.529?23.38n???3.4892222n??n?3.529?23.38柔轮的安全系数： (6)
此数值大于许用安全系数1.5，则柔轮强度满足要求。
4 机械手的各电动机的选择
进电动机又称脉冲电动机，是一种把电脉冲信号转换成与脉冲数成正比的角位移或直线位移的执行电机。本机械手系统所要求的定位精度较高，而步进电机对系统位置控制比较准确且控制易于实现。故本机械手选用的驱动电机都是步进电机。
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4.1 机械手手臂升降步进电机的选择
机械手手臂升降用步进电机来驱动，通过丝杆传动来实现升降。 初选步进电机75BF003 由前计算丝杆导程为 L0=6mm
本设计机械手手臂升降速度选定为 S=35mm/s
所以丝杆转速 w?=S/L0=35/6 =5.833r/s=349.98(r/min) (7) 回转转矩： Mc=Mga+Mf (8) 式中：Mc ——机械手手臂升降相对丝杆的回转力矩 ； Mf ——机械手手臂升降相对丝杆的摩擦阻力矩 ；
Mga——机械手手臂升降在停止（制动）过程中相对与丝杆的惯性力矩 ；
Mga?J0其中：
wt ， (9)
式中：w——手臂升降启动或制动过程中角速度的变化量，也就是工作的角速度：
w?w??349.98(r/min)?349.98?2??36.649(rad/s)； (10) 60 ?t——手臂升降启动或制动的时间：本设计取为t?0.3(s)；
J0——手臂升降时各部件对回转轴线的转动惯量(kgm2)，
其中：J0?JS?Jl?Jd (13)
式中：Js——丝杆对其转动轴的转动惯量(kgm2)，
43Js?7.8Dm10L (11) 其中：
式中：Dm——丝杆的公称直径由前计算得Dm?0.025(m) L——丝杆的长度本设计取为0.6(m)
Js?7.8?0.0254?0.45?1032?0.00137(kg?m) 代入得：
2 Js=0.0018(kg?m)Jl ——升降电机与丝杆间的联轴器的转动惯量
查机械设计手册(软件版)R2.0得；
2Jd?0.0001764(kg?m)Jd ——步进电机转子的转动惯量
查机电综合设计指导书表2-18得；
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代入得：J0=JS+Jl+Jd
=0.00137+0.0018+0.00017642 =0.00335(kg?m)
把以上代入Mga36.649wMga?0.00335??J0得：0.3 (12)
t ?0.409(N?m)
其中：
Mf?GfDm/2 ； (13)
式中： G——手臂的自重约为200N
f——丝杆螺母副与丝杆间的摩擦系数f=0.08 查机械设计手册(软件版)R2.0得
?200?0.08?0.025/2代入得：
Mf?GfDm/2?0.2(N?m) (14)
得： Mc=Mga+Mf
?0.2?0.409 ?0.609(N?m)
电机与丝杆直接联接所以i=1；
所以 Mip?Mc?0.609(N?m) wlp?w??36.649(rad/s)
上式中：wlp——负载峰值转速（rad/s），如上计算 ：
?lp?36.649(rad/s)；
Mlp——负载峰值力矩（Nm），如上计算：Mip?0.609(N?m)
电动机的功率计算式：
P
m??Mlp?lp? (15)
上式中：?——计算系数，其中一般1.5?2.5，本设计中取：??2；
?——丝杆传动装置的效率，一般取0.7?0.9，本设计中取：??0.8；12
