扭转疲劳试验机主要是用来测定弹性轴类零件，尤其是弹性联轴器的动态性能指标和结构强度等特性的设备。主要是进行扭转和拉、压试验。目前应用电液伺服阀控制的试验机被广泛使用，但是对于大扭矩轴类零件，其控制精度并不能很好地满足试验要求，而且在高频工况下，电液伺服扭转试验机存在漏油、迟滞等现象。为此，本文采取以电动缸作为动力源的试验机为研究对象，通过控制伺服电机的转速和转向来控制电动缸的运动，进而实现试验机对轴类零件的试验，主要研究工作及相关结论如下：①针对课题中对试验机提出的要求，并以滚珠螺旋传动理论为基础，初步确定了试验机的机构及其组成。计算出动力源-电动缸的基本参数，完成了电动缸传动模型的建立，以及电动缸的选型。建立了试验机的机械系统动力学模型，完成各部分的静力学与动态特性分析。对试验机力学模型分析时，验证了采取电动缸为动力源的可行性和优越性。相比电液伺服试验机，电动试验机对大负载，高强度试验有着更好的效果，更好的精度。②按照计算出来的参数，运用PROE软件建立了电动缸的三维模型，同时在PROE中对试验机实行三维模拟装配。了解虚拟装配过程以及各零部件之间的装配情况。③在高精度扭转试验机的控制系统设计上，本文建立了该试验机伺服控制系统的数学模型以及传递函数，运用MATLAB/SIMULINK软件对该伺服控制系统进行仿真分析，得出试验机响应曲线。在得到响应曲线后，通过改变各控制参数如伺服放大器增益、负载刚度和转动惯量等大小，再次得到响应曲线，通过对比分析，观察各个控制参数对信号响应的影响。曲线图显示系统频宽受伺服放大器增益影响较大，负载刚度对系统频宽的影响不大。在低频时，系统的负载转动惯量对系统频宽的影响不大，但是在高频时，严重减弱了系统幅值。同时，伺服放大器增益对阶跃响应的影响较大，而负载刚度影响阶跃响应的幅值大小，负载转动惯量几乎对阶跃响应没有影响。针对这些问题，在文中的第三章节中有详细的论述。④常规PID控制器存在响应慢，信号迟滞等问题。为此，需要对控制参数进一步优化。文中采取遗传算法对控制参数进行优化求解，设计出基于遗传算法的PID控制器。通过编写MATLAB程序对所建的模型进行求解，得到了控制参数的最优解。研究结果表明，遗传算法具有较强的全局寻优能力，不受启动的次数的影响，而且每次都能收敛于相似最优解。在约束条件相似的情况下，与传统PID进行比较得出，经过遗传算法优化后的控制参数具有更高的自适应能力，抗干扰能力有了明显的提高。⑤设计了一套基于Lab VIEW平台的测控系统，对试验机控制系统中的四个传感器信号进行数据采集，数据处理。同时设计了一套比较优良的人机交互界面，用户可以人为的输入控制参数值来对试验机进行输入控制。而且，在控制面板中能实时显示位移-时间，力-时间，角度-时间，扭矩-时间四个曲线图，对试验机进行很好的监测和试验。