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式中，n_m——电机的稳定速度，取n_m=1rad/s
t——加速时间
J_M——电机转子惯量
J_M=N_1/N_2 J_0 (kg∙cm^2)
其中，N_1、N_2——为齿轮的齿数，N_1=50，N_2=100
J_M=N_1/N_2 J_0=50/100×290133.3=14506.6(kg∙cm^2)
所以
T_0=(2πn_m)/(60×〖10〗^4 ) 1/t (J_M+J_L )=(2×π×1)/(60×〖10〗^4 )×1/1×(14506.6+29013.3)=4.56(N∙m)
所以参照附录1，表1电机及驱动产品规格型号一览表，选取步进电机型号86BYG250CN-0501。
计算轴的最小直径
d_0min≥∛((9.55×〖10〗^6 P)/(0.2[τ_T]n)) （3.15）
式中，P——轴传递的功率；
P_0=(T_l N_l)/(9535.3×η) （3.16）
其中，T_l——负载轴转矩；
T_l=π/8 ρD^4 L×〖10〗^4=π/8×7.8×〖10〗^(-3)×〖8.2〗^4×136.6×〖10〗^4=1891.7
——机械系统的效率；
所以，
P_0=(T_l N_l)/(9535.3×η)=(1891.7×1)/(9535.5×0.9)=13.2(kW)
n——轴的转速（r/min）
[τ_T]——许用扭转切应力，参照[3]表11.3 轴常用材料的[τ_T]值，选用[τ_T ]=40
所以
d_0min≥∛((9.55×〖10〗^6 P)/0.2[τ_T ]n)=∛((9.55×〖10〗^6×13.2)/(0.2×40×60))=64.03
所以1号轴的最小直径为64
机械手控制系统设计
机械手控制方式选用简述
本机械手的运动包括机械手手部的夹取、机械手横臂伸缩、机械手立柱升降以及离住的旋转这四个运动，其坐标形式采用原装坐标型结构，其驱动方式采用液压驱动。针对PLC有功能完善、组合灵活；使用方便、编程简单；安装简单、易文修；抗干扰能力强、可靠性高；环境要求低等鲜明的特点，采用PLC编程。
PLC控制系统的设计
机械手控制系统的总体设计
机械手控制系统的基本功能：
本机械手要具有回原点、单步操作、单周期操作和自动等控制的操作方式。
回原点：在机械手不在原点的情况下，返回原点
单步操作：就是用按钮作机械手的每一步运动进行单独的控制。例如，当选择上/下按钮时，按下启动按钮，机械手上升；按下停止按钮时，机械手上升。当选择逆转/顺转按钮时，按下启动按钮，机械手顺时针转动，而按下停止按钮时，机械手逆时针转动。同理，当选择夹紧/放松按钮时，按下启动按钮，机械手爪夹紧，而按下停止按钮时，手爪松开每次只进行一次动作，
单周期操作：机械手将完成一次完整的运动周期。
自动操作：机械手从原点开始，机械手的动作将自动的、连续的周期性循环。在工作中若按下停止按钮，机械手将继续完成一个周期动作后，回到原点位置。
1)单步操作 每按一次按钮，机械手完成一步动作后自动停止。
2)连续运行 系统一旦启动，机械手的动作将自动地连续不断地周期性循环。期间若按停止按钮，要完成一个完整的动作循环才停止。
为方便控制系统适应各具体工作情况作小幅，整个控制系统采用模块化结构，以方便指令中的IST状态初始化指令来进行设计。车床上下料机械手控制系统设计需要的硬件：控制器PLC S7-200、7个限位开关等。
机械手动作控制流程图
如图4.1所示为上下料机械手运动机构简图及其自由度，根据其自由度列出机械手动作控制流程图，如图4.2所示：
图4.1上下料机械手运动机构简图
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