则                 

各支撑处摩擦力矩粗略估算为

所以，

所需电机输出功率为：

  ——负载转矩；

  ——负载轴回转速度；

  ——额定功率；

  ——电动机与工作机之间的传动装置总效率；

设，因为，电机总效率设定为，则

取安全系数K=1。5，则额定功率P=300W

根据计算结果，对照安川电机《∑-7综合产品样本中国版》选择SGM7G—03A7C61

伺服电机。

额定功率：0。3kw                      额定转矩：1。96N·m

额定转速：1500r/min                大致质量：2。6kg

外形尺寸如下图：

（2）轴的设计

选择轴的材料为45钢，经调质处理，根据《机械设计手册》，由表19。1-1查得材料力学性能数据为：

，，，，

根据表19。3-1公式初步计算轴径，由于材料为45钢，由表19。3-2选取A=115，则得

考虑到电机端轴径较小，为了机械臂整体结构较为紧凑，减少基座的空间，故不采用联轴器，由于转矩不大，可以将电机轴嵌入传动轴中，直接驱动。如下简图所示，轴承一侧通过套筒与电机端面固定，另一侧用弹性挡圈轴向固定，输出端采用双键设计，增加强度。轴端开了一个M10的螺纹孔，方便轴与臂Ⅰ的联接固定。

轴的结构设计：

为使电机轴嵌入传动轴中，轴段12应比电机轴长一些，为使转矩传递的更充分，故轴1-2段的长度取，轴端有键槽，传动轴最短轴径应加大5%，故取

。根据轴的受力，选用深沟球轴承。为了便于轴承装配，取装配轴承处的轴径，初选深沟球轴承6309（GB/T 276-1994），其基本尺寸为，与其配合轴段。为使右端滚动轴承轴向定位，且便于轴承的装卸，取轴径，与其配合轴段。轴段5-6直接与臂I相连，通过双平键联接直接驱动。通过计算，取轴径，。至此，轴上各段直径和长度基本确定。 

键联接的强度校核

选用A型平键（GB/T 1096-2003）,电机轴联接处键的尺寸,与臂I联接处双键的尺寸均为。

根据《机械设计手册》表6。3-2的键联接的强度校核公式，其中，，。

轴联接传递转矩T为：

则两端键的工作面挤压应力分别为：

双键连接的强度按1。5个键计算，则

所以，键联接强度通过。

轴的受力分析，如图（a）

轴5-6段与臂I相连，传递转矩,只受到切向力作用

(1)求垂直面支承反力

由，得由，得(2)求水平面支承反力

由，得，则由，得

(3)求嵌入轴时附加径向力及其支承反力

轴互相嵌入由于制造和安装误差所产生的附加圆周力

，

由于键联接中心C至最近轴承中心A的距离为AC=25。5mm

由力矩平衡，得由，得

画出轴的弯矩图，合成弯矩图及转矩图

(1)垂直平面弯矩图，如图（b）

D点：  （2）水平面弯矩图，如图（c）

D点：  (3)联轴器附加径向力的弯矩图，如图（d）

C点：   (4)合成弯矩图，如图（e）

D点：C点：(5)作转矩图，如图（f）

轴的强度校核

1）确定危险截面

根据轴的结构尺寸及弯矩图，转矩图，截面D处的弯矩最大，且有键槽引起的应力集中，故属危险截面，现对D截面进行强度校核。

2）安全系数校核计算 六自由度三维扫描仪机械臂设计说明书(3):http://www.youerw.com/fanwen/lunwen_95958.html