2009年伊始,国家启动“国家科技重大专项项目(课题)攻关”计划以来,我国的高档数控机床已得到长足的发展,但随着数控机床的进给驱动速度不断提升,作为伺服进给驱动系统的重要执行单元—滚珠丝杠副,因其高效、高精、高刚度、性能稳定等特点,占据了直线运动应用领域的绝大部分市场,为了更加快速、精确地适应高速切削的加工要求,虚拟仿真技术的应用显得至关重要,本文结合理论计算及相关软件(Matlab及有限元仿真软件)对伺服进给驱动系统做了全面的研究与分析,主要内容包括:(1)通过永磁同步电机的数学模型进行分析,在此基础上基于在不同的坐标下产生磁动势相等的原则对控制系统进行坐标变换,将永磁同步电机数学模型等效地转换成直流电动机数学模型以简化分析和控制过程,并阐述了电压空间矢量控制技术的基本原理,为建立速度、电流、位置三闭环控制系统奠定基础。(2)在MATLAB/Simulink环境下建立仿真模型,并且针对系统的三相静止/两相旋转坐标变换模块、两相旋转/静止坐标变换模块以及SVPWM模块采用统一建模,并利用工具箱的元件构建仿真模型,分别对所建立的有无位置环的伺服系统及三闭环伺服系统进行系统仿真。电机仿真过程中,利用过设定工作条件,改变参数值,观察系统的动态特性,验证方案的可行性。(3)利用solidworks三维软件构建了滚珠丝杆副模型,并对模型进行了简化,通过不同零件使用工况结合材料的化学成分,利用JMatPro计算了材料的力学性能,并将得到的数据导入workbench中进行后续的静力学分析以及模态分析,得到了最大变形量与接触面最大应力。(4)通过solidworks对滚珠丝杆副进行参数化建模,导入workbench后,基于响应曲面法对螺母位置、丝杆的导程和行程以及丝杆中心孔直径作为自变量进行了敏感度分析以及两两交互作用,得到最优参数组合,并将优化前后结果进行对比分析,同时,模拟仿真与实际工况测试结果进行对比分析,定量得到在接触应力以及Y向最大变形的优化结果,定性分析比较两者的变化情况。