我国电主轴产业起步较晚,生产技术相对落后,导致电主轴产品可靠性水平较低,中高端电主轴严重依赖进口。电主轴是数控机床的关键功能部件,其可靠性水平低及依赖进口导致成本居高不下成为限制国产数据机床发展的重要原因。电主轴试验测试平台与测试系统是电主轴产业发展的关键之一:一方面,电主轴试验测试平台可以在产品出厂前检测产品的动静态指标,起到提前暴露故障、发现问题、及时改进设计与装配缺陷的作用;同时,电主轴作为数控机床关键功能部件,其可靠性水平直接影响装配后机床整机的可靠性水平,借助测试平台,可缩短电主轴可靠性试验周期,降低试验成本,一定程度上加快电主轴可靠性水平的提升。所以,对测试平台与测试系统的研制,对加快我国电主轴产业发展、缩短与发达国家差距具有重要意义。本文结合当前我国电主轴产业现状、行业研究热点与难点,在分析电主轴结构、工作原理和试验方式的基础上,重点研究了电主轴对拖试验控制方法,通过将滑模变结构控制引入直接转矩控制中,有效解决了直接转矩控制中转矩脉动较大的问题。搭建了电主轴对拖试验平台,并通过传感器的应用进一步完善了测试系统。本文主要研究内容如下:1.电主轴对拖试验研究。简要概述了电主轴结构、工作原理,对电主轴主要故障进行了分析,对比分析了不同对拖控制技术,指出直接转矩控制可实现直接对磁链和转矩的控制,运算过程及控制器结构简单,优势明显。2.直接转矩控制技术及优化。直接转矩控制即通过查询表示逆变器工作状态的开关矢量表,得出合适的电压空间矢量,通过电压空间矢量在定子坐标系下直接对定子磁链和转矩进行控制。介绍了圆形磁链控制的控制原理,建立了直接转矩控制的控制框图。针对传统直接转矩控制由于使用滞环比较器导致控制过程中会出现较大转矩脉动的问题,提出了将滑模变结构控制技术应用于直接转矩控制中。通过在Matlab/Simulink仿真软件中对两种直接转矩控制技术进行仿真并在特定工况下进行对比分析,对该控制技术的有效性进行了验证。3.电主轴测试平台及其测试系统的构建。借助ACS-880变频器、动态扭矩转速传感器等设备,搭建电主轴对拖试验平台,同时借助Labview控制软件,完成了测试平台软件控制部分的搭建。通过选择相应传感器实现了对温度、偏心率和振动三项数据的监测,通过四种工况下对采集的数据进行分析,对测试系统的可行性进行了验证。本文所开发的电主轴对拖试验平台与测试系统,可实现电主轴可靠性试验中的扭矩加载,并测量试验过程中的关键性能指标,具有重要的工程实际意义。该平台与系统不仅为电主轴可靠性试验与综合性能试验提供设备保障,同时可作为基础平台进一步扩展试验内容,为后续电主轴轴径向加载、状态识别与监测、电主轴故障诊断等提供试验条件。