第2-0章-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

1、LFChun 制作 大連理工大學(xué)電氣工程系第第11章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)11.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成11.2 典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式11.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程11.4 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算11.5 平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算*11.7 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的暫態(tài)過程電力拖動(dòng)系統(tǒng)的暫態(tài)過程11.6 升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算11.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成11.2 典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式11.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)

2、動(dòng)方程11.4 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算11.5 平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算*11.7 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的瞬態(tài)過程電力拖動(dòng)系統(tǒng)的瞬態(tài)過程11.6 升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算電機(jī)與拖動(dòng)電機(jī)與拖動(dòng)返回主頁返回主頁大連理工大學(xué)電氣工程系11.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成 拖動(dòng)：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。拖動(dòng)：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 電力拖動(dòng)：用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)方式。電力拖動(dòng)：用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)方式。1. 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)控制設(shè)備控制設(shè)備電源電源2. 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

3、(1) 電能易于生產(chǎn)、傳輸、分配。電能易于生產(chǎn)、傳輸、分配。(2) 電動(dòng)機(jī)類型多、規(guī)格全，具有各種特性，能滿電動(dòng)機(jī)類型多、規(guī)格全，具有各種特性，能滿 足各種生產(chǎn)機(jī)械的不同要求。足各種生產(chǎn)機(jī)械的不同要求。第第11 章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)大連理工大學(xué)電氣工程系(3) 電動(dòng)機(jī)損耗小、效率高、具有較大的短時(shí)電動(dòng)機(jī)損耗小、效率高、具有較大的短時(shí) 過載能力。過載能力。(4) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)容易控制、操作簡單、電力拖動(dòng)系統(tǒng)容易控制、操作簡單、 便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。3. 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 精密機(jī)床、重型銑床、精密機(jī)床、重型銑床、 初軋機(jī)、初軋機(jī)、 高速冷軋機(jī)、高速造紙

4、機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵高速冷軋機(jī)、高速造紙機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵11.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成大連理工大學(xué)電氣工程系11.2 典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式一、單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)一、單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)等所有運(yùn)動(dòng)部件電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)等所有運(yùn)動(dòng)部件 均以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。均以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。二、多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)二、多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 第第11 章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)大連理工大學(xué)電氣工程系三、多軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)三、多軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 四、多軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)四、多軸旋

5、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 11.2 典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) G大連理工大學(xué)電氣工程系11.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式一、單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程一、單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程 T2TL= Jd d t J 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2） 旋轉(zhuǎn)角加速度（旋轉(zhuǎn)角加速度（rad/s2） 慣性轉(zhuǎn)矩（慣性轉(zhuǎn)矩（Nm） T2 = TT0 電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，T0 與與 T 方向相反，方向相反，T20，T00。 制動(dòng)狀態(tài)下放重物時(shí)，制動(dòng)狀態(tài)下放重物時(shí)，T0 與與 T 方向相同，方向相同，T20，T00。 第第11

6、章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)d d tJd d t 電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài) T2T0 制動(dòng)狀態(tài)下放重物制動(dòng)狀態(tài)下放重物 T2T0 正方向正方向 大連理工大學(xué)電氣工程系11.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式TTL= Jd d t忽略忽略 T0 ，則，則 飛輪矩飛輪矩(Nm2)因?yàn)橐驗(yàn)?J = m 2 Gg=D2（）2GD24g=旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量（質(zhì)量（kg）回轉(zhuǎn)半徑回轉(zhuǎn)半徑 (m)2 n60T2TL = GD2 d 4g d t 回轉(zhuǎn)直徑回轉(zhuǎn)直徑 (m) 對于均勻?qū)嵭膱A柱體，對于均勻?qū)嵭膱A柱體， 與幾何半徑與幾何半徑 R 的關(guān)系為的關(guān)系為 R 2

7、= = GD2 dn375 d tGD2 dn375 d tT2TL = 大連理工大學(xué)電氣工程系11.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式GD2 dn375 d tTTL = 忽略忽略 T0 ，有，有 當(dāng)當(dāng) T2TL 時(shí)，時(shí)， n dnd t0 加速的瞬態(tài)過程。加速的瞬態(tài)過程。 當(dāng)當(dāng) T2 = TL 時(shí)，時(shí)， dnd t = 0 穩(wěn)定運(yùn)行。穩(wěn)定運(yùn)行。 當(dāng)當(dāng) T2TL 時(shí)，時(shí)， n dnd t0 減速的瞬態(tài)過程。減速的瞬態(tài)過程。 n = 0n = 常數(shù)常數(shù)大連理工大學(xué)電氣工程系負(fù)載吸收負(fù)載吸收的功率的功率1. T2 0 ， 電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率2. T2 0 ，

8、電動(dòng)機(jī)輸入機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)輸入機(jī)械功率二、單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功率平衡方程二、單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功率平衡方程 T2 TL = J d d t（ ） =dd tJ 212電動(dòng)機(jī)輸電動(dòng)機(jī)輸出的功率出的功率系統(tǒng)動(dòng)能系統(tǒng)動(dòng)能P2PL = J d d t11.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式即即 T2 與與 方向相同。方向相同。 電動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)狀態(tài)。 即即 T2 與與 方向相反。方向相反。 制動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)狀態(tài)。 電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)1 T2TL 制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)1 T2TL電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)2T2TL制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)2T2TL大連理工大學(xué)電氣工程系3. TL 0， 負(fù)載從電動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械功率。負(fù)

9、載從電動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械功率。4. TL 0， 負(fù)載釋放機(jī)械功率給電動(dòng)機(jī)（拖動(dòng)系統(tǒng)）。負(fù)載釋放機(jī)械功率給電動(dòng)機(jī)（拖動(dòng)系統(tǒng)）。 5. P2PL，6. P2PL， 和和 n 不能突變，不能突變， 即系統(tǒng)不可能具有無窮大的功率。即系統(tǒng)不可能具有無窮大的功率。11.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 即即 TL 與與 方向相反。方向相反。 即即 TL與與 方向相同。方向相同。 ，加速狀態(tài)，加速狀態(tài)， ，減速狀態(tài)，減速狀態(tài)，否則否則 J d d t 電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)1 T2TL 制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)1 T2TL電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)2T2TL制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)2T2TL系統(tǒng)動(dòng)能增加。系統(tǒng)動(dòng)能增加。系統(tǒng)動(dòng)

10、能減少。系統(tǒng)動(dòng)能減少。大連理工大學(xué)電氣工程系11.4 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算z1 z4 z5 z2 z3 z6 效效等等一、等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩一、等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 等效（折算）原則：機(jī)械功率不變。等效（折算）原則：機(jī)械功率不變。 TL =Tm tm L= Tmj t第第11 章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)nTLn1n2nmTm電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)等效負(fù)載等效負(fù)載nTLTL t = Tmm 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率的效率傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速比的轉(zhuǎn)速比大連理工大學(xué)電氣工程系 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總轉(zhuǎn)速比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總轉(zhuǎn)速比 j = j1 j2 jmmj = nn

11、m= 1 j1 = nn1= 1 2 j2 = n1n2= 2 m jm = n2nm=11.4 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算 常見傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速常見傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速 比的計(jì)算公式：比的計(jì)算公式：(1) 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)n1n2j =z2z1=(2) 皮帶輪傳動(dòng)皮帶輪傳動(dòng) n1n2j =D2D1=(3) 蝸輪蝸桿傳動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng) n1n2j =z2z1=齒輪的齒數(shù)齒輪的齒數(shù) 皮帶輪的直徑皮帶輪的直徑 蝸輪的齒數(shù)蝸輪的齒數(shù) 蝸桿的頭數(shù)蝸桿的頭數(shù) 大連理工大學(xué)電氣工程系二、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（飛輪矩）二、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（飛輪矩） 等效（折算）原則：動(dòng)能不變。等效（折算）原則：動(dòng)能不變。設(shè)各部分的轉(zhuǎn)動(dòng)

12、慣量為：設(shè)各部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：12J2 = 12JR 2 12J1 1212Jmm2 11.4 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算nTLn1n2z1 z4 z5 z2 z3 z6 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)nmTmJRJ1J2Jm12J2 22 J = JRJ1 J2 Jm n1nnmn2 2 2 n2nJ = JRJ1 J2 Jm 1m2 2 2 2大連理工大學(xué)電氣工程系如果在電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)之間總共還有如果在電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)之間總共還有 n 根中間軸，根中間軸， 則則: j = j1 j2 jn jm或或: :GD2 = 4gJ 11.4 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算J2 j1

13、 j2 J = JR J1j12 22Jm j1 j2 jm2 2 2 J2 j1 j2 = JR J1j12 22Jm j 2 J = JRJ1 J2 Jn Jm n1nnnn2 2 2 2 n2nnmnJ2 ( j1 j2)J = JR J1j12 2Jn( j1 j2 jn )2 Jm j 2 大連理工大學(xué)電氣工程系11.4 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算 【例例 11.4.1】 某車床電力拖動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為某車床電力拖動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪組（如圖示），經(jīng)兩級減速后拖動(dòng)車床的主軸，已齒輪組（如圖示），經(jīng)兩級減速后拖動(dòng)車床的主軸，已知知 n = 1 440 r/min ，切削力，

14、切削力 F = 2 000 N，工件直徑，工件直徑 d = 150 mm，各齒輪的齒數(shù)為，各齒輪的齒數(shù)為 z1 = 15，z2 = 30，z3 = 30，z4 = 45，各部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，各部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JR = 0.076 5 kgm2，J1 = 0.051 kgm2，Jm = 0.063 7 kgm2 。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率 t = 0.9。求：。求：(1) 切削功率切削功率 Pm 和切削轉(zhuǎn)矩和切削轉(zhuǎn)矩 Tm ； (2) 折算成單折算成單軸系統(tǒng)后的等效軸系統(tǒng)后的等效 TL、JL 和和 GD2 。 解：解：(1) 切削功率切削功率 Pm 和切削轉(zhuǎn)矩和切削轉(zhuǎn)矩 Tmn JR

15、 n1J1z1 z4 z2 z3 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)車床車床nm Jm z2z1j2 = = = 2 3015z4z3jm = = = 1.5 4530j = j1 jm = 21.5 = 3 njnm = = r/min = 480 r/min 1 4403大連理工大學(xué)電氣工程系11.4 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的折算 d nm60Pm = F 3.140.1548060 = 2 000 W = 7.536 kW TN = 2 60Pmnm = Nm = 150 Nm 60 23.14 7 536 480(2) 折算成單軸系統(tǒng)后的等效折算成單軸系統(tǒng)后的等效 TL、JL 和和 GD2 TL =

16、 Tmj t = Nm = 55.56 Nm 150 30.9 J = JR J1j12Jm j 2 = 0.076 5 kgm2 = 0.096 3 kgm2 0.051220.063 7 32( ) GD2 = 4gJ = 49.810.096 3 Nm2 = 3.78 Nm2 大連理工大學(xué)電氣工程系 目的目的 將平移作用力將平移作用力 Fm 折算為等效轉(zhuǎn)矩折算為等效轉(zhuǎn)矩 TL 。 將平移運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量將平移運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量 m 折算為等效折算為等效 J 或或 GD2 。 一、等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩一、等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 等效（折算）原則：機(jī)械功率不變。等效（折算）原則：機(jī)械功率不變。 TL t = Fmvm11.

17、5 平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算vmFm 作用力作用力 平移速度平移速度 第第11 章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)432n1工件工件 (m) 刨刀刨刀 齒條齒條 齒輪齒輪 電動(dòng)機(jī)輸出電動(dòng)機(jī)輸出 的機(jī)械功率的機(jī)械功率 切削功率切削功率 TL = Fmvm t= Fmvm t n602 大連理工大學(xué)電氣工程系二、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（飛輪矩）二、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（飛輪矩） 等效（折算）原則：動(dòng)能不變。等效（折算）原則：動(dòng)能不變。1. 平移運(yùn)動(dòng)折算成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)平移運(yùn)動(dòng)折算成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)11.5 平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算vmFm 作用力作用力 平移速度平移速度 432n1工件

18、工件 (m) 刨刀刨刀 齒條齒條 齒輪齒輪 12Jm2 = 12m vm 2 Jm =m vm 22 Gmg vm n2Jm = 602 2 2 = 9.3 Gm vm n22 大連理工大學(xué)電氣工程系2. 等效單軸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪矩等效單軸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪矩11.5 平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算12J2 = 12JR 2 12J1 1212J2 22 12m vm 2 12J2 = JR 2 J1 12 J2 22 Jm2 12121212J = JRJ1 J2 Jm 12 2 2J = JRJ1 J2 Jm n1n2 2 n2n 一般公式：一般公式： J2 ( j1 j2)J

19、 = JR Jm J1j12 2Jn( j1 j2 jn )2 大連理工大學(xué)電氣工程系 【例例 11.5.1】 有一大型車床，有一大型車床，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖示。已知：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖示。已知：刀架重：刀架重： Gm = 1 500 N 移動(dòng)速度：移動(dòng)速度：vm= 0.3 m/s刀架與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)：刀架與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)： = 0.1電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)： n = 500 r/min， JM = 2.55 kgm2齒輪齒輪1：z1 = 20，Jz1 = 0.102 kgm2齒輪齒輪2：z2 = 50，Jz2 = 0.51 kgm2齒輪齒輪3：z3 = 30，Jz3 = 0.255 kgm2齒輪齒輪4：

20、z4 = 60，Jz4 = 0.765 kgm2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)： t = 0.8求求: 電動(dòng)機(jī)軸上的等效電動(dòng)機(jī)軸上的等效 TL 和和 J 。 解解: (1) 等效等效TL 平移作用力平移作用力 Fm = Gm = 0.11 500 N = 150 NvmFm432n1工件工件 (m) 刨刀刨刀 齒條齒條 齒輪齒輪 11.5 平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算大連理工大學(xué)電氣工程系11.5 平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算TL= Fmvm t n602 = Nm = 1.075 Nm 60 6.28 1500.3 0.8500 (2) 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J z2 z1 j1 =

21、50 20 = = 2.5 z4 z3 j2 = 60 30 = = 2 JR = JMJz1 J1 = Jz2Jz3 J2 = Jz4 = (2.550.102) kgm2 = 2.652 kgm2 = (0.510.255) kgm2 = 0.765 kgm2 = 0.765 kgm2 Jm = 9.3 Gm vm n22 = 9.3 kgm2 1 5000.32 5002 = 0.005 02 kgm2 大連理工大學(xué)電氣工程系J2 ( j1 j2)J = JR Jm J1j12 20.765 (2.52)2 = 2.652 0.005 02 kgm2 0.7652.52= 2.652 k

22、gm2 11.5 平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算大連理工大學(xué)電氣工程系 電動(dòng)機(jī)輸出電動(dòng)機(jī)輸出 的機(jī)械功率的機(jī)械功率PL 工作機(jī)構(gòu)的工作機(jī)構(gòu)的 機(jī)械功率機(jī)械功率Pm 11.6 升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算 目的目的 將將 Gm 折算為等效折算為等效 TL。 將將 m 折算為等效折算為等效 J。 一、等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩（升降力的折算）一、等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩（升降力的折算） TL t = Gmvm第第11 章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)Gm電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) vmz2 z1z4 z3 提升重物時(shí)，提升重物時(shí)，Gm 是阻力，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)是阻力，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng) 狀態(tài)，狀態(tài)，PL

23、Pm ；下放重物時(shí)，；下放重物時(shí)，Gm 是動(dòng)力，是動(dòng)力， 電動(dòng)機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)，PLPm 。TL = Gmvm t= Gmvm t n602 大連理工大學(xué)電氣工程系 傳動(dòng)效率：傳動(dòng)效率： 11.6 升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算 t = 100% Pm PL則提升時(shí)則提升時(shí) t1 ，下放時(shí)，下放時(shí) t1。二、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（升降質(zhì)量的折算）二、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（升降質(zhì)量的折算） 1. 升降運(yùn)動(dòng)折算成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)升降運(yùn)動(dòng)折算成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)12Jm2 = 12m vm 2 Jm =m vm 22 = 9.3 Gm vm n22 2. 等效單軸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等效單軸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2

24、( j1 j2)J = JR Jm J1j12 2Jn( j1 j2 jn )2 大連理工大學(xué)電氣工程系 a b c d e f g h 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 蝸桿蝸桿 蝸輪蝸輪 齒輪齒輪 齒輪齒輪 卷筒卷筒 導(dǎo)輪導(dǎo)輪 重物重物 雙頭雙頭 20 10 40 0.15 0.025 0.40 0.075 8 1.25 1.25 10 000 0.1 0.111.6 升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算 【例例 11.6.1】 某起重機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)如圖示。各某起重機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)如圖示。各運(yùn)動(dòng)部件的的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：運(yùn)動(dòng)部件的的有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 編號編號 名稱名稱齒數(shù)齒數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J/kgm2 重力重力

25、G/N直徑直徑 d/m傳動(dòng)效率傳動(dòng)效率 t = 0.8，提，提升速度升速度 vm = 9.42 m/s。試求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速試求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 na以及折算到電動(dòng)機(jī)軸以及折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效上的等效 TL 和和 J。dnabafgcehvm大連理工大學(xué)電氣工程系11.6 升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算 解解: (1) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 na 卷筒和導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速卷筒和導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速 nf = ng = vm dg = r/min = 30 r/min 9.42 3.140.1 轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)速比 zc zb j1 = 20 2 = = 10 ze zd j2 = 40 10 = = 4 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速

26、na na = nb = j1 j2 nf = 10430 r/min = 1 200 r/mindnabafgcehvm大連理工大學(xué)電氣工程系dnabafgcehvm(2) 求等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩求等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL TL= Gmvm t n602 = Nm = 937 Nm 60 6.28 10 0009.42 0.81 200 (3) 求等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量求等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J JR = JaJb J1 = JcJd J2 = JeJfJg = (81.251.25) kgm2 = 10.5 kgm2 = (0.150.025) kgm2 = 0.175 kgm2 = (0.40.075) kgm2 =

27、0.475 kgm2 11.6 升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算大連理工大學(xué)電氣工程系11.6 升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算 Jm = 9.3 Gm vm n22 = 9.3 kgm2 10 0009.422 1 2002 = 5.73 kgm2 dnabafgcehvmJ2 ( j1 j2)J = JR Jm J1j12 210.5 (104)2 = 0.175 5.73 kgm2 0.475 102= 5.916 kgm2 大連理工大學(xué)電氣工程系傳傳 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu)第第11 章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系W

28、 系列螺旋平面減速電機(jī)系列螺旋平面減速電機(jī)第第11 章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系S 系列斜齒輪蝸輪蝸桿減速電機(jī)系列斜齒輪蝸輪蝸桿減速電機(jī)第第11 章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系R 系列斜齒輪減速電機(jī)系列斜齒輪減速電機(jī)第第11 章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系K 系列斜齒輪傘齒輪減速電機(jī)系列斜齒輪傘齒輪減速電機(jī)第第11 章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系F 系列平行軸斜齒輪減速機(jī)系列平行軸斜齒輪減速機(jī)第第11 章章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系蝸蝸 輪輪 蝸蝸 桿桿