电动舵机是高超声速飞行器的执行元件,其动力学性能对高超声速飞行器的机动性和稳定性有重要意义。行星滚柱丝杠以其刚度大、质量轻、承载力强的优点被广泛用作新型电动舵机系统的传动装置,然而行星滚柱丝杠在结构上采用多点非协调接触进行传动,造成行星滚柱丝杠动力学建模比较困难。电动舵机系统中由于受到机械加工精度以及磨损因素的制约,机构运动副内部不可避免的会存在微小铰间隙。对于电动舵机这种运动精度要求极高的机构,微小铰间隙的存在容易造成机构的高频震荡,从而影响舵机的运动精度和稳定性。在微小间隙中接触面粗糙度一定会影响运动副的碰撞特性,进而影响到电动舵机系统的动力学特性,因此在进行微小铰间隙接触碰撞力建模时,需要考虑接触面粗糙度对碰撞力模型产生的影响。本文以伺服电动舵机系统为研究对象,针对系统中存在的行星滚柱丝杠动力学建模以及旋转铰间隙接触碰撞力建模等问题开展研究,建立了行星滚柱丝杠式伺服电动舵机系统的动力学模型,以此为基础对伺服电动舵机系统进行动力学特性研究,主要研究内容包括:针对行星滚柱丝杠力学建模中存在的多点非协调接触问题,本文基于Hertz接触理论,提出了使用微分几何方法建立行星滚柱丝杠的轴向静刚度模型,研究了接触角、滚柱数量、滚柱偏心以及粗糙度等因素对行星滚柱丝杠静刚度的影响规律。搭建了行星滚柱丝杠静刚度特性试验台,验证了所建立的行星滚柱丝杠轴向静刚度模型的正确性。为研究行星滚柱丝杠的动力学特性,以行星滚柱丝杠静刚度模型为基础,建立行星滚柱丝杠动力学模型,分析接触角、滚柱直径以及滚柱数量等结构参数对行星滚柱丝杠固有频率的影响规律,搭建行星滚柱丝杠动刚度特性试验台,通过试验的方法验证了行星滚柱丝杠动力学模型。针对传统旋转铰间隙接触碰撞力模型中存在的协调曲面碰撞问题以及未考虑接触面形貌参数的问题,建立了一种可以考虑接触面粗糙度的旋转铰间隙接触碰撞力模型,研究了碰撞速度、粗糙度、恢复系数以及旋转铰几何尺寸等因素对碰撞力带来的影响。通过在经典曲柄滑块机构中应用所建立的旋转铰间隙碰撞力模型,证明本文所建立的接触碰撞力模型能够更好地反映存在旋转铰间隙机构的动力学特性。以行星滚柱丝杠式伺服电动舵机系统为研究对象,建立了含有微小旋转铰间隙的伺服电动舵机系统动力学模型,通过仿真分析发现使用行星滚柱丝杠做为系统传动装置,伺服电动舵机系统具有更好的运动精度、稳定性和响应速度,研究了接触面粗糙度、旋转铰间隙尺寸等参数对伺服电动舵机系统动力学行为带来的影响。设计、搭建了伺服电动舵机系统动力学特性试验台架,开展了间隙和碰撞速度对伺服电动舵机系统动力学特性影响的试验研究,与理论分析进行对比,验证了本研究中所提出的粗糙接触面旋转铰间隙碰撞接触力模型和伺服电动舵机系统动力学模型,为电动舵机设计优化提供技术支持。