要說剛性，先說剛度。

　　剛度是指（zhǐ）材料（liào）或（huò）結構在受力時抵（dǐ）抗彈性變形的能力。是材料或結構彈（dàn）性變形難易程度（dù）的表征。材料的剛度通常用彈性模量E來衡量。在宏觀彈性範圍內，剛度是零件荷載與位移成正比的比例係數，即引起單位位移所需的力。它的（de）倒（dǎo）數稱為柔度，即單位力引起的位移。剛度可分為靜剛（gāng）度和動剛度。

　　一個結（jié）構的剛度（k）是指彈性體抵抗變形拉伸的能力。k=P/δ，P是（shì）作用於結構的恒力，δ是由於力（lì）而產生的（de）形變。

　　轉（zhuǎn）動結構的轉動剛度（k）為：k=M/θ其中（zhōng），M為施加的力矩（jǔ），θ為（wéi）旋轉（zhuǎn）角（jiǎo）度。

　　舉個例（lì）子，我們知道鋼管比較堅硬，一般受外力形變小，而橡皮（pí）筋比較軟，受到同（tóng）等力產生的形變就比較大（dà），那我們就說鋼管（guǎn）的剛性強，橡皮筋的剛性弱，或者說其柔（róu）性強。

　　在伺服（fú）電機的應（yīng）用中，用聯軸器來連接電機和負載，就是典型的剛性連接（jiē）；而用同步帶或者皮帶來連接電（diàn）機和負載，就是（shì）典型的柔性連接。

　　電機剛性就是電機軸抗外界力矩幹擾的能力，而我們可以在伺服（fú）控製器調節電（diàn）機的剛性。

　　伺服電機的機（jī）械剛（gāng）度跟它（tā）的響應速度有關，一般剛性越高其響應速度也越高，但是調太高的話，很容易（yì）讓電機產（chǎn）生機械共振，所以，在一般的（de）伺（sì）服放大器參數裏麵都有手動調整（zhěng）響應頻率的選項，要根據機械（xiè）的共振（zhèn）點來調整，需要時間和經驗（其實就是調增益參數）。

　　在伺（sì）服（fú）係統位置模式下，施加力讓電機偏轉，如果用力較大且偏轉角度較小，那麽就認為伺服係統剛性強，反之（zhī）則認（rèn）為伺（sì）服剛性弱。注意這裏我說（shuō）的剛性，其實更接近響應速度這個概念。從控製器角度看的話，剛性其實是速度環，位置環和時間積分常數組合成的一個參數，它的大小決定（dìng）機械的一個響應速度。

　　像鬆下和三菱伺服都有自動增益功能。通常（cháng）不需要特別去（qù）調整。國產（chǎn）的一（yī）些伺服，隻能（néng）夠手工調整。

　　其實如果你不（bú）要求定位快，隻要準，在阻力不大（dà）的時候（hòu），剛性低，也可以做到定位準，隻不過定（dìng）位時間長。因為剛性低的話（huà）定位慢，在（zài）要求響應快，定位（wèi）時（shí）間短的情況下，就會有定位不準的錯覺。

　　而慣量描述的是（shì）物體運動的慣性，轉動（dòng）慣量是（shì）物體繞軸轉動慣性的度量（liàng）。轉動慣量隻跟轉動半徑（jìng）和物體質量有關（guān）。一般負（fù）載慣（guàn）量超過電機轉子慣量的10倍，可以認為慣量較大。

　　導軌和絲杠（gàng）的轉動慣量對伺服電機傳動係統的剛性影響很大，固定增益下，轉動慣量越大，剛性越大（dà），越易（yì）引（yǐn）起電機抖動（dòng）；轉動慣量越小，剛性越小，電機越不易抖動。可通過更換較小直徑的（de）導軌和絲杆減小轉動慣量從而減小負（fù）載慣量來達到電機不抖動。

　　我們知道通常在伺服係統選型（xíng）時，除考（kǎo）慮電機的扭矩和額定速度等（děng）等參數外，我們（men）還需要先計算（suàn）得知機械係統換算到電機軸的慣量，再根據機械的實際動作要求及加工件質量要求來具體選擇具有合適慣量大小的電機。

　　在調試時（手動模（mó）式下），正（zhèng）確設定慣量比參數是充分（fèn）發揮機械（xiè）及伺（sì）服係統最佳效能的前提。

　　那到底什麽是“慣量匹配”呢？

　　其實也不難（nán）理（lǐ）解，根據牛二定律：

　　“進給係統所需力矩=係統轉動慣量J×角加速度θ

　　角加速度θ影響係統（tǒng）的動態特性，θ越小則（zé）由控製器發出指令到係統執行完畢的時間越長，係（xì）統反應越慢。如果θ變化，則係統反應將（jiāng）忽快忽慢，影響加工精度。

　　伺服電機選定後最大輸出值不變，如果希望θ的變化（huà）小，則J就應該盡量（liàng）小。

　　而上麵的，係統（tǒng）轉動慣（guàn）量J＝伺服電機的旋轉慣性動量JM＋電機軸換算的負載慣性動（dòng）量JL。

　　負載慣量JL由工作台及上（shàng）麵裝的（de）夾具和工件、螺杆、聯軸器等直線和旋轉運動件的慣量折合到馬達軸上的慣量組（zǔ）成。JM為伺（sì）服電機轉子慣量，伺服電機選定（dìng）後，此值就為定值，而JL則隨工件等負載改變而變（biàn）化。如果希望J變（biàn）化率小些，則最（zuì）好（hǎo）使JL所占比例（lì）小些。

　　這就是通俗意義上的“慣量匹配”。

　　一（yī）般來說，小慣量的電機製動性能好，啟動，加速停止的反應（yīng）很（hěn）快，高速往複性好，適合於一些輕負載，高速定位的場合。中、大慣量的電機（jī）適用大負載、平穩要求比（bǐ）較高的場合，如一（yī）些圓周運（yùn）動機構和一（yī）些機床行業。

　　所以伺服電機剛性過（guò）大，剛（gāng）性不足，一般是（shì）要調控製器增益改變係（xì）統響應了。慣量過大，慣量不足，說的是（shì）負載的慣量變化（huà）和伺（sì）服電機慣量的一（yī）個（gè）相（xiàng）對的比（bǐ）較。

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