1.确定控制电机
1).数控装置对伺服系统的基本要求是输出能够迅速而精确的响应输入的变化。具体的说有以下几点：
(1).稳定性：伺服系统在其工作范围内应是稳定的。 (2).精度：伺服系统能在比较经济的情况下达到给定的精度。 (3).快速响应：系统输出响应速度要尽可能的快。
(4).灵敏度：系统对参数的变化灵敏度要小，就是说系统性能应下受参数的变化的影响。
(5).抗干挠能力：系统应有很好的抵抗外部负载干挠和环境噪声影响的能力。 由于机械手的工作情况，所选取的伺服电机应该具有的基本特点是： ? 调速范围宽，伺服电机应满足调速要求。
? 负载特性硬，在调速范围内电机应有足够的驱动力矩。 ? 动态响应快。 2)步进电机的选择 (1).步进电机的类型的确定
数控伺服系统中常用的步进电机有快速步进电机和功率步进电机。快速步进电机的输出转距一般为：0.007NM---4NM。可以用来控制小型的数控装置。功率步进电机的输出转距一般为：5NM---40NM。可以直接用来驱动大型的数控装置。
此外，按励磁相数可分为三相、四相、五相、六相等。相数越多步距角越小，但结构也越复杂。在选择步进电机时，首先要确定步进电机的类型。
(2).步进电机步距角的选择
步进电机的步距角β是步进电机的主要性能指标之一。不同的场合，对步距角大小的要求不同。它的大小直接影响着步进电机的启动和运行频率，因此在选择步进电机时，应使其步距角β小于或等于系统对步进电机最小转角的要求，
即，步距角应满足
??i?min (3-2)
式中， i -----传动比
?min------负载要求的最小位移量，（或称之为脉冲当量，即每一个脉冲所对应的负载轴的位移增量）。
(3).最大静转矩Ts/max
负载转矩和最大静转矩的关系为
Tl?(0.3???0.5)Ts/max (3-3)
为保证步进电机在系统中正常工作，还必须满足
Tst?TL/max 式中 Tst-----步进电机启动转矩
TL/max-----最大负载转矩 通常取
Tst=TL/max/(0.3----0.5) (3-4) (4).负载启动频率
fq：
步进电机的负载启动频率由下式计算
fq?
Vt?1000(Hz)60?p
式中 Vt------系统中移动部件的最大启动速度
?p-----系统脉冲当量
只要负载启动频率不大于允许的最大启动频率即可。 (5).最大运行频率的确定
由于步进电机在运行时，驱动力矩随着频率的增加而下降，因而必须按工作时的负载力矩T从“运行矩频特性曲线”中查出最大运行频率fmax(Hz)。假设系统在工作负载情况下的最大速度为Vmax(m/min)，系统脉冲当量为 作负载情况下的最大允许工作频率 fmax为：
?p(mm)，则步进电机在工
fmax=
Vmax?1000(Hz)60?p (3-5)
2.3 传动和执行件的选择
2.3.1丝杠螺母副
(1).主要确定丝杠的外径d，及长度，选择螺纹的类型，牙型角β，计算出螺纹中径d2，螺纹升角φ，定出螺距P，求出螺纹导程S。可用下式进行计算
tan??nP?d2 (3-6)
螺纹升角φ：
式中 n----螺纹数，一般取 n=1
P----螺距 导程 S?nP
??arctanP则
?d2 再利用下式计算出丝杠的质量m1，以及螺母的质量m2。
md21??4l?钢
?33钢?7.8?10kg/m
(2). 电动机启动、加速时的负载扭矩
通过下式计算出电动机启动、加速时的负载扭矩：
M?[1i(J1?J2)?2?J3?1]?M1 (3-7)
式中 J1-------丝杠的转动惯量
J21?12m1r (3-8)
此公式也用来计算齿轮等圆形零件的转动惯量
i------由电机轴到丝杠一级齿轮减速器的传动比，
J2-----丝杠上的齿轮的转动惯量
?2-----丝杠启动的角加速度 J3-----电机轴上齿轮的转动惯量 ?1-----电机启动的角加速度 M1-----螺母作用在丝杠上的扭矩 其中， ?2=?1/i
M1?m2a2(tan??f)d22
式中 a2-----螺母的线加速度 a2=?2S
f-----螺母与丝杠间的磨擦系数，一般取f=0.1---0.3 还要计算出夹紧力对丝杠的扭矩：
M2?F(tan??f)d22 (3-9)
式中 F------夹紧力 将M2折算到电机轴上去：
`M?M2/i
(3).丝杠及轴类零件的强度校核：
轴类零件的强度校核可以依据下式来进行计算
dmin?39.55?106PP?C30.2[?t]nn (3-10)
?t?
T?WT9.55?1060.2dmin3Pn[?]t (3-11)
式中 P------轴传递的功率（kW） ?t------扭应力(MPa)
WT-----轴的抗扭截面系数(mm)
3 n------轴的转速(r/min) C-------常数，见表3-2
[?t]-----许用应力(MPa)，见表3-2
dmin-----零件中的最小直径(mm)
T--------轴承受的转矩,T=P*9.55*1000000/n
表2.1 轴常用的几种材料的[?t]及C值
轴的材料 Q235，20 35 45 40Cr,35SiMn, 38SiMnMo,2Cr13 [?t]/MPa C 12—20 160—135 20—30 135--118 30—40 118—106 40---52 106---98
2.3.2齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆
(1).关于齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆的设计，在《机械设计》第三版中有详细的说明，其中主要是确定它的几个重要的参数，如齿轮、齿条的分度圆直径、齿顶高等；蜗轮的分度圆直径、喉圆直径、齿根圆直径等。在选出电机后，还需要对这些传动件和运动件进行校核。
(2).多级变速机构转动惯量的折算
在选择摆动机构的驱动电机时，需要将摆臂、转塔、各级齿轮（或蜗轮）及其轮轴（或蜗杆）的转动惯量折算到电机轴上。转动惯量的折算：
J?J0J3J1J2?????? ?Jni1i2?ini2?ini3?ini4?in (3-12)
式中 J0-----摆臂相对于腰部的转动惯量 J1-----腰部的转动惯量
J2-----与腰部相连的轴及其上的转筒的转动惯量 J3-----次级轮轴及其上的齿轮的转动惯量 Jn-----电动机轴上的齿轮的转动惯量
1m0l23
21J1?(m1r2?m'1r')2
J0?，l为摆臂的长度 式中 m0????摆臂的总质量m1-----轴1的质量，r为半径
' m1-----轴1上的齿轮质量，r为齿轮半径
'以后的各级转动轮轴的转动惯量的计算方法，与J1的算法相同。上式是在不考虑机械效率的情况下进行的折算。若要考虑机械效率，则应在减速比(如i1i2?in)中增加机械效率 ?因子（详见第四章的相关部分）。
2.3.3滚动轴承
滚动轴承的类型、尺寸和公差等级均已制定有国家标准，在机械设计中只需根据