游隙是衡量关节轴承性能的重要指标之一。与普通轴承相比,关节轴承的游隙测量需要准确的检测载荷,即测试力。但是,当前测量关节轴承游隙的专用检测仪器较少,且存在测试力控制精度低、动态性能差等缺陷。针对以上现状,本文以燕山大学“自润滑轴承共性技术实验室”第二代关节轴承游隙检测仪为研究对象,采用理论分析和试验验证相结合的方法,对检测仪测试力控制系统进行控制改进和结构优化,以期实现测试力加载的“快、稳、准”。主要工作如下:建立检测仪测试力控制系统的数学模型。首先,分析检测仪组成,明确测试力控制系统的概念和各部件间的传动关系。接着,构建伺服驱动系统和机械传动系统两个子系统的数学模型。最后采用PID技术搭建整个测试力控制系统的数学模型。实现测试力控制系统摩擦力模型的建立与补偿。分析测试力加载曲线,明确机械传动系统中摩擦力对测试力加载的动态特性和精度的影响。其次根据系统摩擦力的变化特性,提出相应的假设,通过合理试验进行参数识别,建立机械传动系统的摩擦力模型。最后通过Matlab/Simulink实现基于摩擦力模型的补偿。分析测试力控制系统动态特性。建立基于摩擦力补偿的测试力控制系统的Simulink仿真模型,确定最优调节参数,分析测试力加载的动态特性,并研究刚度、阻尼和转动惯量等机械参量对系统响应的影响,进而优化传动系统的机械结构。对改进后的系统进行调试运行,验证数学模型和仿真结果的正确性和可靠性。