教學(xué)第1章電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)課件

1.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式第1章電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)1.電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)形式U+－電動(dòng)機(jī)TTLn負(fù)載（1）單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)（2）多軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)MndTngTgi1i2*11.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式第1章電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)1（3）多軸旋轉(zhuǎn)加平移運(yùn)動(dòng)的拖動(dòng)系統(tǒng)（4）多軸旋轉(zhuǎn)加升降運(yùn)動(dòng)的拖動(dòng)系統(tǒng)MndnjvzGzFgMG1G2vgnd*2（3）多軸旋轉(zhuǎn)加平移運(yùn)動(dòng)的拖動(dòng)系統(tǒng)（4）多軸旋轉(zhuǎn)加升降運(yùn)動(dòng)的2.單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)的組成特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)M通過聯(lián)軸器與生產(chǎn)機(jī)械直接相連電磁轉(zhuǎn)矩T的參考方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的正方向相同負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的參考方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的正方向相反電動(dòng)機(jī)和負(fù)載以同一角速度Ω（或轉(zhuǎn)速n）旋轉(zhuǎn)U+－電動(dòng)機(jī)TTLn負(fù)載圖1.1單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)圖*32.單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)的組成特點(diǎn)：U+－電動(dòng)機(jī)TTLn負(fù)載圖3.單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式（1）運(yùn)動(dòng)方程式根據(jù)牛頓第二定律不同運(yùn)動(dòng)形式，其運(yùn)動(dòng)方程式有所不同直線運(yùn)動(dòng)：平移運(yùn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：U+－電動(dòng)機(jī)TTLn負(fù)載圖1.1單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)圖*43.單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式（1）運(yùn)動(dòng)方程式U+－電動(dòng)式中，T為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（N·m）；TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N·m）；J為旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（N·m·s2）；Ω為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械角速度（rad/s）；為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械角加速度（rad/s2）。（2）運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用公式轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J是物理學(xué)中常用的物理量。工程上常用飛輪矩GD2代替轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J來表示系統(tǒng)的機(jī)械慣性常用轉(zhuǎn)速n

代替角速度Ω來表示系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度它們之間的關(guān)系為：*5式中，T為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（N·m）；TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N·以上兩式中，m

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量（kg）；G

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力（N）；g

為重力加速度，一般取9.8m/s2；ρ為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性半徑（m）；D

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性直徑（m）；n

為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min或rpm）。分別將式(1-2)和(1-3)代入運(yùn)動(dòng)方程式(1-1)，即可得到運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用公式式中，GD2

稱為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的飛輪矩（N·m2）。*6以上兩式中，m為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量（kg）；G為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)以上兩式中，m

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量（kg）；G

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力（N）；g

為重力加速度，一般取9.8m/s2；ρ為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性半徑（m）；D

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性直徑（m）；n

為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min或rpm）。分別將式(1-2)和(1-3)代入運(yùn)動(dòng)方程式(1-1)，即可得到運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用公式式中，GD2

稱為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的飛輪矩（N·m2）。*7以上兩式中，m為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量（kg）；G為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)123加速動(dòng)態(tài)減速動(dòng)態(tài)恒速或靜止穩(wěn)態(tài)T?TL被稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩或加速轉(zhuǎn)矩。（3）電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)*8運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)123加速動(dòng)態(tài)減速動(dòng)態(tài)恒速或靜止穩(wěn)態(tài)T?1.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算（1）多軸拖動(dòng)系統(tǒng)定義電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪減速箱、蝸輪蝸桿等）與生產(chǎn)機(jī)械相連，這時(shí)的拖動(dòng)系統(tǒng)就稱為多軸拖動(dòng)系統(tǒng)。（2）多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的組成

MndTngTgi1i2*91.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算（1）多軸拖動(dòng)系統(tǒng)定義（2）多（3）多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的折算

對(duì)于多軸拖動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)分別對(duì)每一根軸列寫一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程式，然后對(duì)多個(gè)方程聯(lián)立求解。然而以上過程相當(dāng)麻煩，為了簡(jiǎn)化分析計(jì)算，一般不用詳細(xì)研究每一根軸上的情況，而只需以電動(dòng)機(jī)軸作為研究對(duì)象，把工作機(jī)構(gòu)（即生產(chǎn)機(jī)械或負(fù)載）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合起來等效為一個(gè)負(fù)載。這樣，一個(gè)實(shí)際的多軸拖動(dòng)系統(tǒng)就可以簡(jiǎn)化成一個(gè)單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)。等效單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為：*10（3）多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的折算對(duì)于多軸拖動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)分式中，T為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；TL為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；GD2為電動(dòng)機(jī)軸上的總飛輪矩，它包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本身的飛輪矩GDd2和折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載飛輪矩GDL2；n為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。折算原則：折算前后系統(tǒng)傳遞功率不變，系統(tǒng)的動(dòng)能不變。折算方向：一般是從生產(chǎn)機(jī)械軸向電動(dòng)機(jī)軸折算，因?yàn)檠芯繉?duì)象是電動(dòng)機(jī)。負(fù)載轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算將隨工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式的不同而不同，下面將分多軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、平移運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)三種情況分別加以討論。*11式中，T為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；TL為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)1.2.1（多軸）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)1.工作過程描述MndTngTgi1i2圖1.2多軸旋轉(zhuǎn)電力拖動(dòng)系統(tǒng)圖電動(dòng)機(jī)經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之后，再帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速不同，所以生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也有所不同。假設(shè)電動(dòng)機(jī)以Ω角速度旋轉(zhuǎn)，生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為Ωg

，實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩為Tg，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TL。*121.2.1（多軸）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)1.工作過程描述MndTngT2.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功率不變。（1）不考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：功率＝轉(zhuǎn)矩×角速度折算前折算后*132.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功式中，TL為生產(chǎn)機(jī)械折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩；Ω為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角速度（Ω最好用Ωd表示）；Tg為生產(chǎn)機(jī)械的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩；Ωg為生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸的角速度；nd為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；ng為生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，i=i1·i2=nd／ng為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總速比，i1、i2分別為第一、二級(jí)速比（對(duì)應(yīng)于圖1.2）。通常傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是減速的，即ng<nd，故i>1；若傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是增速的，則ng>nd，i<1。（2）考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況若考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，則有式中，ηc

為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，是各級(jí)傳動(dòng)效率的乘積，即ηc＝η1·η2（對(duì)應(yīng)于圖1.2）

。*14式中，TL為生產(chǎn)機(jī)械折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩；Ω為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的3.飛輪矩的折算飛輪矩的折算原則：折算前后的動(dòng)能不變。對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)：動(dòng)能＝對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：動(dòng)能＝∵∴*153.飛輪矩的折算飛輪矩的折算原則：折算前后的動(dòng)能不MndTngTgi1i2根據(jù)上圖可知，負(fù)載飛輪矩折算的計(jì)算公式為*16MndTngTgi1i2根據(jù)上圖可知，負(fù)載飛輪矩折算的計(jì)算公式中，為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載飛輪矩；~分別為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各個(gè)齒輪的飛輪矩；為生產(chǎn)機(jī)械的飛輪矩。由式(1-9)可知，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩應(yīng)為各軸上飛輪矩之和除以電動(dòng)機(jī)與該軸速比的平方。于是，折算后拖動(dòng)系統(tǒng)總飛輪矩為式中，為系統(tǒng)總飛輪矩；為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本身的飛輪矩。*17式中，為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載飛輪矩；通常，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各軸以及生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速要比電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低，而飛輪矩的折算與速比平方成反比，因此各軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上的數(shù)值并不大，故在系統(tǒng)總飛輪矩中占主要成分的是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本身的飛輪矩。因此，在實(shí)際工作中，為了減少折算的麻煩，可采用下式來估算系統(tǒng)的總飛輪矩，即一般情況下，式中的δ取0.2~0.3。如果電動(dòng)機(jī)軸上還有其它大飛輪矩部件，如機(jī)械抱閘的閘輪等，則估算式中δ的數(shù)值需要加大。*18通常，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各軸以及生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速要比電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低，而飛4.舉例例題1-1下圖所示的拖動(dòng)系統(tǒng)中，已知工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩Tg=320N·m；轉(zhuǎn)速ng=167r/min；速比i1=2.6，i2=3.4；傳動(dòng)效率η1=0.93，η2=0.94；飛輪矩=6.8N·m2，=1.4N·m2，=2.5N·m2，=1.6N·m2，=3.0N·m2，=28N·m2；忽略電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩。求：（1）折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL；（2）電動(dòng)機(jī)軸上系統(tǒng)總飛輪矩GD2。MndTngTgi1i2*194.舉例例題1-1下圖所示的拖動(dòng)系統(tǒng)中，已知工作機(jī)構(gòu)的解：（1）求折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL總傳動(dòng)效率 總速比 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 （2）求電動(dòng)機(jī)軸上系統(tǒng)總飛輪矩GD2負(fù)載飛輪矩

總飛輪矩 *20解：（1）求折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL（電動(dòng)機(jī)軸經(jīng)過齒輪減速機(jī)構(gòu)減速后與工作臺(tái)G1的齒條嚙合，通過以上嚙合過程，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)。切削時(shí)，設(shè)工作機(jī)構(gòu)（包括工作臺(tái)G1與工件G2）的速度為vg，工作機(jī)構(gòu)作平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所克服的阻力為Fg。圖1.3刨床拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖FgMG1G2vgnd1.2.2平移運(yùn)動(dòng)1.工作過程描述*21電動(dòng)機(jī)軸經(jīng)過齒輪減速機(jī)構(gòu)減速后與工作臺(tái)G1的2.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功率不變（1）不考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：功率＝轉(zhuǎn)矩×角速度對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)：功率＝力×速度折算前折算后*222.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功式中，TL為工作機(jī)構(gòu)（包括工作臺(tái)G1與工件G2）折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩；Fg為工作機(jī)構(gòu)（包括工作臺(tái)G1與工件G2）作平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所克服的阻力；vg為工作機(jī)構(gòu)（包括工作臺(tái)G1與工件G2）移動(dòng)的速度；Ω為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角速度（Ω最好用Ωd表示）；nd為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。（2）考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況若考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，則有式中，ηc

為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，是各級(jí)傳動(dòng)效率的乘積。*23式中，TL為工作機(jī)構(gòu)（包括工作臺(tái)G1與工件G2）折算到電動(dòng)機(jī)3.飛輪矩的折算飛輪矩的折算原則：折算前后的動(dòng)能不變對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)：動(dòng)能＝對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：動(dòng)能＝設(shè)mg、Gg（=G1+G2）分別為平移運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量和重力，其動(dòng)能為折算到電動(dòng)機(jī)軸上所具有的動(dòng)能為*243.飛輪矩的折算飛輪矩的折算原則：折算前后的動(dòng)能不于是有即式中，為平移運(yùn)動(dòng)部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)其它軸上飛輪矩的折算與前述旋轉(zhuǎn)部分相同。經(jīng)過折算后，整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如教材P8圖1.3所示系統(tǒng)）總的飛輪矩為*25于是有即式中，為平移運(yùn)動(dòng)部平移運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式中，為各部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載飛輪矩；為平移部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩；~分別為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各個(gè)齒輪的飛輪矩；i=i1i2i3i4為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總速比，為各個(gè)齒輪速比之積。*26平移運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式中，為各部分折算到電動(dòng)機(jī)軸1.2.3升降運(yùn)動(dòng)1.工作過程描述MndnjvzGz圖1.4起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖電動(dòng)機(jī)通過減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)一卷筒旋轉(zhuǎn)，再通過鋼絲繩和吊鉤等裝置提升或下放重物（具體可參見教材第9頁圖1.4）。設(shè)i為速比，R為卷筒半徑，nj為卷筒的轉(zhuǎn)速，Gz（＝mzg）為重物的重力，vz為重物提升或下放的速度。*271.2.3升降運(yùn)動(dòng)1.工作過程描述MndnjvzGz圖12.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功率不變（1）提升重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：功率＝轉(zhuǎn)矩×角速度提升重物時(shí)，重物對(duì)卷筒軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為GzR。①不考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況折算前折算后*282.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功式中，TL為工作機(jī)構(gòu)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩；Gz（＝mzg）為重物的重力；R為卷筒半徑；Ωj

為卷筒軸的旋轉(zhuǎn)角速度；Ω為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角速度（Ω最好用Ωd表示）；nj為卷筒軸的轉(zhuǎn)速；nd

為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；i=nd／nj為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總速比或傳動(dòng)比。由于提升重物時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗由電動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)，因此折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為②考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況式中：

為提升傳動(dòng)效率。*29式中，TL為工作機(jī)構(gòu)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩；Gz（＝mzg（2）下放重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：功率＝轉(zhuǎn)矩×角速度下放重物時(shí)，重物對(duì)卷筒軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍為GzR，所以下放重物時(shí)工作機(jī)構(gòu)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩和提升重物時(shí)的情況相同，即①不考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況由于下放重物時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗不由電動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)，而是由負(fù)載來承擔(dān)，因此折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為②考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況*30（2）下放重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：功率＝轉(zhuǎn)矩×角速式中：

為下放傳動(dòng)效率。比較式(1-16)和(1-17)可以看出，同一重物在提升和下放時(shí)折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不一樣，下放折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于提升時(shí)折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。提升傳動(dòng)效率和下放傳動(dòng)效率也不相等。對(duì)于同一重物的提升和下放，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗pc可以認(rèn)為不變。提升時(shí)電動(dòng)機(jī)功率減去負(fù)載功率就是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，即*31式中：為下放傳動(dòng)效率。比較式(1-16而下放時(shí)負(fù)載功率減去電動(dòng)機(jī)功率為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，即由式(1-18)和(1-19)得從上式可知：若，則。說明負(fù)載功率不足以克服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，因此還需電動(dòng)機(jī)提供功率，即還需電動(dòng)機(jī)推動(dòng)，重物才能下放。顯然，如果沒有電動(dòng)機(jī)的推動(dòng)，重物是下不來的，這就是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自鎖作用。對(duì)于像電梯這類涉及人身安全的設(shè)備，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自鎖作用尤為重要。要使，需選用低的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如蝸輪蝸桿傳動(dòng)，其為0.3~0.5。*32而下放時(shí)負(fù)載功率減去電動(dòng)機(jī)功率為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損3.飛輪矩的折算升降運(yùn)動(dòng)的飛輪矩折算與平移運(yùn)動(dòng)相同。式中，為升降部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩；Gz（＝mzg）為重物的重力；vz為重物提升或下放的速度；nd

為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。故升降部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩為平移部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩為*333.飛輪矩的折算升降運(yùn)動(dòng)的飛輪矩折算與平移運(yùn)經(jīng)過折算后，整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如教材P9圖1.4所示系統(tǒng)）總的飛輪矩為升降運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式中，為各部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩；為升降部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩；、分別為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各個(gè)齒輪的飛輪矩；為卷筒飛輪矩；i為齒輪速比。*34經(jīng)過折算后，整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如教材P9圖1.44.舉例例題1-2起重機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如教材P9圖1.4所示。已知重物mz=180kg，卷筒半徑R=0.36m，齒輪速比i=6.8，提升重物時(shí)的效率=0.92，提升重物的速度vz=0.88m/s，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪矩=64N·m2，齒輪飛輪矩=3.6N·m2，=16.4N·m2，卷筒飛輪矩=42N·m2；忽略電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩。求：（1）折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL；（2）電動(dòng)機(jī)軸上系統(tǒng)總飛輪矩GD2。解：（1）求折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL*354.舉例例題1-2起重機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如教材P9圖1.4所（2）求電動(dòng)機(jī)軸上系統(tǒng)總飛輪矩GD2總飛輪矩提升重物時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速負(fù)載飛輪矩*36（2）求電動(dòng)機(jī)軸上系統(tǒng)總飛輪矩GD2總飛輪矩提升重物時(shí)電動(dòng)機(jī)1.3負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性1.定義生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系稱為負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，即：nL

=f(TL)。典型的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性有：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性通風(fēng)機(jī)與泵類的負(fù)載特性恒功率負(fù)載特性2.分類*371.3負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性1.定義生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載1.3.1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

恒定不變，與負(fù)載轉(zhuǎn)速

nL

無關(guān)，即TL=常數(shù)。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載分為兩種：反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。TL的絕對(duì)值=常數(shù)；TL的方向總是與運(yùn)動(dòng)的方向相反，即總是反抗運(yùn)動(dòng)或阻礙運(yùn)動(dòng)，屬于制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩。（1）特點(diǎn)*381.3.1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線nL＞0nL＜0（3）適用場(chǎng)合摩擦力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械皮帶運(yùn)輸機(jī)；可逆軋鋼機(jī)；機(jī)床刀架（平移運(yùn)動(dòng)）；行走機(jī)構(gòu)；地鐵列車。TTL-TLn0圖1.5反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性曲線*39（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線nL＞0nL＜0（3）適用場(chǎng)合摩擦力產(chǎn)2.位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TL的絕對(duì)值=常數(shù)；TL的方向固定不變，并與運(yùn)動(dòng)的方向無關(guān)。（1）特點(diǎn)（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線nL＞0nL＜0（3）適用場(chǎng)合重力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械電梯；提升機(jī)；起重機(jī)；卷揚(yáng)機(jī)。TTLn0圖1.6位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性曲線*402.位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TL的絕對(duì)值1.3.2通風(fēng)機(jī)與泵類的負(fù)載特性通風(fēng)機(jī)與泵類負(fù)載的特點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

與負(fù)載轉(zhuǎn)速

nL

的平方成正比，即，其中k是比例系數(shù)。（1）特點(diǎn)（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線圖1.7通風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載特性曲線TTLn0（3）適用場(chǎng)合通風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)；引風(fēng)機(jī)。泵類水泵；油泵。*411.3.2通風(fēng)機(jī)與泵類的負(fù)載特性通風(fēng)機(jī)與泵1.3.3恒功率負(fù)載特性恒功率負(fù)載的特點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

與負(fù)載轉(zhuǎn)速

nL

成反比，即，其中k是比例系數(shù)。（1）特點(diǎn)從上式可以看出：當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，負(fù)載功率保持不變，故稱之為恒功率負(fù)載特性。此時(shí)，負(fù)載功率為*421.3.3恒功率負(fù)載特性恒功率負(fù)載的特點(diǎn)是（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線圖1.8恒功率負(fù)載特性曲線TTLn0（3）適用場(chǎng)合機(jī)床的切削加工粗加工時(shí)切削量大，用低轉(zhuǎn)速；精加工時(shí)切削量小，用高轉(zhuǎn)速。軋鋼機(jī)軋制鋼坯厚板坯時(shí)采用大轉(zhuǎn)矩，用低速度；薄板坯時(shí)采用小轉(zhuǎn)矩，用高速度。*43（2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線圖1.8恒功率負(fù)載特性曲線TTLn1.3.4生產(chǎn)實(shí)際中各種生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性生產(chǎn)實(shí)際中各種生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性可能是以上幾種典型負(fù)載特性的組合。例如實(shí)際的通風(fēng)機(jī)，除主要具有通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性外，還有軸承的摩擦阻力矩TL0，后者為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。因此，實(shí)際通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性為其負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線如教材P13圖1.9所示。再比如，機(jī)床的切削加工過程，從整個(gè)生產(chǎn)加工工藝要求看，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為恒功率性質(zhì)；但具體到每次加工過程，負(fù)載轉(zhuǎn)矩卻是恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的。*441.3.4生產(chǎn)實(shí)際中各種生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性生1.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式第1章電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)1.電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)形式U+－電動(dòng)機(jī)TTLn負(fù)載（1）單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)（2）多軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)MndTngTgi1i2*451.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式第1章電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)1（3）多軸旋轉(zhuǎn)加平移運(yùn)動(dòng)的拖動(dòng)系統(tǒng)（4）多軸旋轉(zhuǎn)加升降運(yùn)動(dòng)的拖動(dòng)系統(tǒng)MndnjvzGzFgMG1G2vgnd*46（3）多軸旋轉(zhuǎn)加平移運(yùn)動(dòng)的拖動(dòng)系統(tǒng)（4）多軸旋轉(zhuǎn)加升降運(yùn)動(dòng)的2.單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)的組成特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)M通過聯(lián)軸器與生產(chǎn)機(jī)械直接相連電磁轉(zhuǎn)矩T的參考方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的正方向相同負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的參考方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的正方向相反電動(dòng)機(jī)和負(fù)載以同一角速度Ω（或轉(zhuǎn)速n）旋轉(zhuǎn)U+－電動(dòng)機(jī)TTLn負(fù)載圖1.1單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)圖*472.單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)的組成特點(diǎn)：U+－電動(dòng)機(jī)TTLn負(fù)載圖3.單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式（1）運(yùn)動(dòng)方程式根據(jù)牛頓第二定律不同運(yùn)動(dòng)形式，其運(yùn)動(dòng)方程式有所不同直線運(yùn)動(dòng)：平移運(yùn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：U+－電動(dòng)機(jī)TTLn負(fù)載圖1.1單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)圖*483.單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式（1）運(yùn)動(dòng)方程式U+－電動(dòng)式中，T為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（N·m）；TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N·m）；J為旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（N·m·s2）；Ω為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械角速度（rad/s）；為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械角加速度（rad/s2）。（2）運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用公式轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J是物理學(xué)中常用的物理量。工程上常用飛輪矩GD2代替轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J來表示系統(tǒng)的機(jī)械慣性常用轉(zhuǎn)速n

代替角速度Ω來表示系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度它們之間的關(guān)系為：*49式中，T為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（N·m）；TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N·以上兩式中，m

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量（kg）；G

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力（N）；g

為重力加速度，一般取9.8m/s2；ρ為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性半徑（m）；D

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性直徑（m）；n

為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min或rpm）。分別將式(1-2)和(1-3)代入運(yùn)動(dòng)方程式(1-1)，即可得到運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用公式式中，GD2

稱為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的飛輪矩（N·m2）。*50以上兩式中，m為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量（kg）；G為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)以上兩式中，m

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量（kg）；G

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力（N）；g

為重力加速度，一般取9.8m/s2；ρ為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性半徑（m）；D

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性直徑（m）；n

為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min或rpm）。分別將式(1-2)和(1-3)代入運(yùn)動(dòng)方程式(1-1)，即可得到運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用公式式中，GD2

稱為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的飛輪矩（N·m2）。*51以上兩式中，m為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量（kg）；G為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)123加速動(dòng)態(tài)減速動(dòng)態(tài)恒速或靜止穩(wěn)態(tài)T?TL被稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩或加速轉(zhuǎn)矩。（3）電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)*52運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)123加速動(dòng)態(tài)減速動(dòng)態(tài)恒速或靜止穩(wěn)態(tài)T?1.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算（1）多軸拖動(dòng)系統(tǒng)定義電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪減速箱、蝸輪蝸桿等）與生產(chǎn)機(jī)械相連，這時(shí)的拖動(dòng)系統(tǒng)就稱為多軸拖動(dòng)系統(tǒng)。（2）多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的組成

MndTngTgi1i2*531.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算（1）多軸拖動(dòng)系統(tǒng)定義（2）多（3）多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的折算

對(duì)于多軸拖動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)分別對(duì)每一根軸列寫一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程式，然后對(duì)多個(gè)方程聯(lián)立求解。然而以上過程相當(dāng)麻煩，為了簡(jiǎn)化分析計(jì)算，一般不用詳細(xì)研究每一根軸上的情況，而只需以電動(dòng)機(jī)軸作為研究對(duì)象，把工作機(jī)構(gòu)（即生產(chǎn)機(jī)械或負(fù)載）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合起來等效為一個(gè)負(fù)載。這樣，一個(gè)實(shí)際的多軸拖動(dòng)系統(tǒng)就可以簡(jiǎn)化成一個(gè)單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)。等效單軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為：*54（3）多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的折算對(duì)于多軸拖動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)分式中，T為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；TL為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；GD2為電動(dòng)機(jī)軸上的總飛輪矩，它包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本身的飛輪矩GDd2和折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載飛輪矩GDL2；n為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。折算原則：折算前后系統(tǒng)傳遞功率不變，系統(tǒng)的動(dòng)能不變。折算方向：一般是從生產(chǎn)機(jī)械軸向電動(dòng)機(jī)軸折算，因?yàn)檠芯繉?duì)象是電動(dòng)機(jī)。負(fù)載轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算將隨工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式的不同而不同，下面將分多軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、平移運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)三種情況分別加以討論。*55式中，T為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；TL為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)1.2.1（多軸）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)1.工作過程描述MndTngTgi1i2圖1.2多軸旋轉(zhuǎn)電力拖動(dòng)系統(tǒng)圖電動(dòng)機(jī)經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之后，再帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速不同，所以生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也有所不同。假設(shè)電動(dòng)機(jī)以Ω角速度旋轉(zhuǎn)，生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為Ωg

，實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩為Tg，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TL。*561.2.1（多軸）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)1.工作過程描述MndTngT2.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功率不變。（1）不考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：功率＝轉(zhuǎn)矩×角速度折算前折算后*572.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功式中，TL為生產(chǎn)機(jī)械折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩；Ω為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角速度（Ω最好用Ωd表示）；Tg為生產(chǎn)機(jī)械的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩；Ωg為生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸的角速度；nd為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；ng為生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，i=i1·i2=nd／ng為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總速比，i1、i2分別為第一、二級(jí)速比（對(duì)應(yīng)于圖1.2）。通常傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是減速的，即ng<nd，故i>1；若傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是增速的，則ng>nd，i<1。（2）考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況若考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，則有式中，ηc

為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，是各級(jí)傳動(dòng)效率的乘積，即ηc＝η1·η2（對(duì)應(yīng)于圖1.2）

。*58式中，TL為生產(chǎn)機(jī)械折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩；Ω為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的3.飛輪矩的折算飛輪矩的折算原則：折算前后的動(dòng)能不變。對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)：動(dòng)能＝對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：動(dòng)能＝∵∴*593.飛輪矩的折算飛輪矩的折算原則：折算前后的動(dòng)能不MndTngTgi1i2根據(jù)上圖可知，負(fù)載飛輪矩折算的計(jì)算公式為*60MndTngTgi1i2根據(jù)上圖可知，負(fù)載飛輪矩折算的計(jì)算公式中，為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載飛輪矩；~分別為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各個(gè)齒輪的飛輪矩；為生產(chǎn)機(jī)械的飛輪矩。由式(1-9)可知，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩應(yīng)為各軸上飛輪矩之和除以電動(dòng)機(jī)與該軸速比的平方。于是，折算后拖動(dòng)系統(tǒng)總飛輪矩為式中，為系統(tǒng)總飛輪矩；為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本身的飛輪矩。*61式中，為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載飛輪矩；通常，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各軸以及生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速要比電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低，而飛輪矩的折算與速比平方成反比，因此各軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上的數(shù)值并不大，故在系統(tǒng)總飛輪矩中占主要成分的是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本身的飛輪矩。因此，在實(shí)際工作中，為了減少折算的麻煩，可采用下式來估算系統(tǒng)的總飛輪矩，即一般情況下，式中的δ取0.2~0.3。如果電動(dòng)機(jī)軸上還有其它大飛輪矩部件，如機(jī)械抱閘的閘輪等，則估算式中δ的數(shù)值需要加大。*62通常，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各軸以及生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速要比電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低，而飛4.舉例例題1-1下圖所示的拖動(dòng)系統(tǒng)中，已知工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩Tg=320N·m；轉(zhuǎn)速ng=167r/min；速比i1=2.6，i2=3.4；傳動(dòng)效率η1=0.93，η2=0.94；飛輪矩=6.8N·m2，=1.4N·m2，=2.5N·m2，=1.6N·m2，=3.0N·m2，=28N·m2；忽略電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩。求：（1）折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL；（2）電動(dòng)機(jī)軸上系統(tǒng)總飛輪矩GD2。MndTngTgi1i2*634.舉例例題1-1下圖所示的拖動(dòng)系統(tǒng)中，已知工作機(jī)構(gòu)的解：（1）求折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL總傳動(dòng)效率 總速比 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 （2）求電動(dòng)機(jī)軸上系統(tǒng)總飛輪矩GD2負(fù)載飛輪矩

總飛輪矩 *64解：（1）求折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL（電動(dòng)機(jī)軸經(jīng)過齒輪減速機(jī)構(gòu)減速后與工作臺(tái)G1的齒條嚙合，通過以上嚙合過程，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)。切削時(shí)，設(shè)工作機(jī)構(gòu)（包括工作臺(tái)G1與工件G2）的速度為vg，工作機(jī)構(gòu)作平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所克服的阻力為Fg。圖1.3刨床拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖FgMG1G2vgnd1.2.2平移運(yùn)動(dòng)1.工作過程描述*65電動(dòng)機(jī)軸經(jīng)過齒輪減速機(jī)構(gòu)減速后與工作臺(tái)G1的2.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功率不變（1）不考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：功率＝轉(zhuǎn)矩×角速度對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)：功率＝力×速度折算前折算后*662.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功式中，TL為工作機(jī)構(gòu)（包括工作臺(tái)G1與工件G2）折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩；Fg為工作機(jī)構(gòu)（包括工作臺(tái)G1與工件G2）作平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所克服的阻力；vg為工作機(jī)構(gòu)（包括工作臺(tái)G1與工件G2）移動(dòng)的速度；Ω為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角速度（Ω最好用Ωd表示）；nd為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。（2）考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況若考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，則有式中，ηc

為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，是各級(jí)傳動(dòng)效率的乘積。*67式中，TL為工作機(jī)構(gòu)（包括工作臺(tái)G1與工件G2）折算到電動(dòng)機(jī)3.飛輪矩的折算飛輪矩的折算原則：折算前后的動(dòng)能不變對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)：動(dòng)能＝對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：動(dòng)能＝設(shè)mg、Gg（=G1+G2）分別為平移運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量和重力，其動(dòng)能為折算到電動(dòng)機(jī)軸上所具有的動(dòng)能為*683.飛輪矩的折算飛輪矩的折算原則：折算前后的動(dòng)能不于是有即式中，為平移運(yùn)動(dòng)部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)其它軸上飛輪矩的折算與前述旋轉(zhuǎn)部分相同。經(jīng)過折算后，整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如教材P8圖1.3所示系統(tǒng)）總的飛輪矩為*69于是有即式中，為平移運(yùn)動(dòng)部平移運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式中，為各部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載飛輪矩；為平移部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩；~分別為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各個(gè)齒輪的飛輪矩；i=i1i2i3i4為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總速比，為各個(gè)齒輪速比之積。*70平移運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式中，為各部分折算到電動(dòng)機(jī)軸1.2.3升降運(yùn)動(dòng)1.工作過程描述MndnjvzGz圖1.4起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖電動(dòng)機(jī)通過減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)一卷筒旋轉(zhuǎn)，再通過鋼絲繩和吊鉤等裝置提升或下放重物（具體可參見教材第9頁圖1.4）。設(shè)i為速比，R為卷筒半徑，nj為卷筒的轉(zhuǎn)速，Gz（＝mzg）為重物的重力，vz為重物提升或下放的速度。*711.2.3升降運(yùn)動(dòng)1.工作過程描述MndnjvzGz圖12.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功率不變（1）提升重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：功率＝轉(zhuǎn)矩×角速度提升重物時(shí)，重物對(duì)卷筒軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為GzR。①不考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況折算前折算后*722.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則：折算前后的功式中，TL為工作機(jī)構(gòu)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩；Gz（＝mzg）為重物的重力；R為卷筒半徑；Ωj

為卷筒軸的旋轉(zhuǎn)角速度；Ω為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角速度（Ω最好用Ωd表示）；nj為卷筒軸的轉(zhuǎn)速；nd

為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；i=nd／nj為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總速比或傳動(dòng)比。由于提升重物時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗由電動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)，因此折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為②考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況式中：

為提升傳動(dòng)效率。*73式中，TL為工作機(jī)構(gòu)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩；Gz（＝mzg（2）下放重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：功率＝轉(zhuǎn)矩×角速度下放重物時(shí)，重物對(duì)卷筒軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍為GzR，所以下放重物時(shí)工作機(jī)構(gòu)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩和提升重物時(shí)的情況相同，即①不考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況由于下放重物時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗不由電動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)，而是由負(fù)載來承擔(dān)，因此折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為②考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)的情況*74（2）下放重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：功率＝轉(zhuǎn)矩×角速式中：

為下放傳動(dòng)效率。比較式(1-16)和(1-17)可以看出，同一重物在提升和下放時(shí)折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不一樣，下放折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于提升時(shí)折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。提升傳動(dòng)效率和下放傳動(dòng)效率也不相等。對(duì)于同一重物的提升和下放，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗pc可以認(rèn)為不變。提升時(shí)電動(dòng)機(jī)功率減去負(fù)載功率就是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，即*75式中：為下放傳動(dòng)效率。比較式(1-16而下放時(shí)負(fù)載功率減去電動(dòng)機(jī)功率為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，即由式(1-18)和(1-19)得從上式可知：若，則。說明負(fù)載功率不足以克服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，因此還需電動(dòng)機(jī)提供功率，即還需電動(dòng)機(jī)推動(dòng)，重物才能下放。顯然，如果沒有電動(dòng)機(jī)的推動(dòng)，重物是下不來的，這就是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自鎖作用。對(duì)于像電梯這類涉及人身安全的設(shè)備，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自鎖作用尤為重要。要使，需選用低的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如蝸輪蝸桿傳動(dòng)，其為0.3~0.5。*76而下放時(shí)負(fù)載功率減去電動(dòng)機(jī)功率為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損3.飛輪矩的折算升降運(yùn)動(dòng)的飛輪矩折算與平移運(yùn)動(dòng)相同。式中，為升降部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩；Gz（＝mzg）為重物的重力；vz為重物提升或下放的速度；nd

為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。故升降部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩為平移部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩為*773.飛輪矩的折算升降運(yùn)動(dòng)的飛輪矩折算與平移運(yùn)經(jīng)過折算后，整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如教材P9圖1.4所示系統(tǒng)）總的飛輪矩為升降運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式中，為各部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩；為升降部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩；、分別為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各個(gè)齒輪的飛輪矩；為卷筒飛輪矩；i為齒輪速比。*78經(jīng)過折算后，整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如教材P9圖1.44.舉例例題1-2起重機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如教材P9圖1.4所示。已知重物mz=180kg，卷筒半徑R=0.36m，齒輪速比i=6.8，提升重物時(shí)的效率=0.92，提升重物的速度vz=0.88m/s，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪矩=64N·m2，齒輪飛輪矩=3.6N·m2，=16.4N·m2，卷筒飛輪矩