伺服电动缸作为线性执行器的一种,相对液压缸和气缸,在传动效率、环境适应能力、结构复杂程度和定位精度等方面具有很大的优势,目前,伺服电动缸在港口、自动化工厂、航空航天、机器人和科研设备等领域都得到广泛的应用。随着伺服电动缸在诸多行业的广泛应用,对其定位精度和稳定性的要求也越来越高。对于半闭环伺服电动缸,其传动系统机械刚度对定位精度的影响较大。虽然国内学者对伺服电动缸做了很多的研究,但是主要集中在结构设计、伺服控制系统的优化和测试试验台的搭建上面,关于伺服电动缸传动系统机械刚度方面的研究很少。本文以和某企业共同研制的“10t伺服电动缸”为基础,开展了以下研究工作。(1)简述了伺服电动缸的基本组成和工作原理,分别求解了滚珠丝杠副等效轴向刚度模型、同步带等效轴向刚度模型、轴承组轴向刚度模型和推杆的轴向拉压刚度模型;根据伺服电动缸运动和力的传递路径,将伺服电动缸机械传动系统各环节等效成一系列串联的弹簧质量块,参照胡克定律,建立伺服电动缸传动系统的机械刚度模型。(2)基于伺服电动缸传动系统机械刚度模型,分析了半闭环伺服电动缸传动系统的各个环节对其定位精度的影响程度,忽略影响较小的环节,对影响较大的环节进行优化改进。研究发现,通过施加预紧力能够提高其定位精度和刚度;在一定范围内,增大伺服电动缸的结构尺寸,能够显著提高伺服电动缸的定位精度和机械刚度,但随着结构尺寸的增大,提升效果越来越小。(3)搭建伺服电动缸数学模型,主要包括永磁同步伺服电机数学模型和包含传动系统动态刚度的动力学模型,通过MATLAB/Simulink仿真软件,仿真得到了不同载荷和工作行程下的系统稳态误差;增大传动系统的机械刚度能够减小系统的超调,稳定性提高,但刚度的变化对于系统的响应时间影响较小。