第二章-機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

第二章機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式2.2轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算2.3生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性2.4機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件2.5機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程內(nèi)容提要M+TLM電動(dòng)機(jī)（M）生產(chǎn)機(jī)械TLTM圖2.1單軸拖動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）動(dòng)態(tài)（加速或減速）2.1機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式單軸機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式TM----電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩TL----負(fù)載轉(zhuǎn)矩GD2---飛輪矩n-----轉(zhuǎn)速t-----時(shí)間2.1機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩

恒速（靜態(tài)轉(zhuǎn)矩）正值加速（動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩）負(fù)值減速（動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩）2.1機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式TM與n同向?yàn)檎騎L與n相反為正向啟動(dòng)時(shí)制動(dòng)時(shí)拖動(dòng)矩（TM、n同向）制動(dòng)矩（TM、n反向）2.1機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式例2-11.列出系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式；2.說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)。2.1機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式解：加速運(yùn)行狀態(tài)減速減速拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)矩拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)矩例2-11.列出系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式；2.說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)。2.1機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式2.2.1負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算依據(jù)系統(tǒng)傳遞功率不變的原則多軸旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載功率=折算后的負(fù)載功率傳動(dòng)效率速比2.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算多軸直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（下放重物）2.2.1負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算2.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算2.2.2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算依據(jù)動(dòng)能守恒原則，折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為（旋轉(zhuǎn)型）電機(jī)軸、中間軸、負(fù)載軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；電動(dòng)機(jī)軸與中間傳動(dòng)軸之間的速比；2.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算2.2.2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算2.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算依據(jù)動(dòng)能守恒原則，折算到電機(jī)軸上的總飛輪矩為經(jīng)驗(yàn)公式電機(jī)軸、中間軸、生產(chǎn)機(jī)械軸上的飛輪轉(zhuǎn)矩。式中（旋轉(zhuǎn)型）2.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、飛輪矩為多軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式2.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算例2-2Z2/Z1=3，Z4/Z3=5，2.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算2.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算2.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算2.3機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性2.3.2離心式通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性2.3.3直線型機(jī)械特性2.3.4恒功率型機(jī)械特性離心式通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性Tn0

T0Tn0直線型機(jī)械特性恒功率型機(jī)械特性Tn02.3機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性2.4機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件穩(wěn)定運(yùn)行包含兩重含義：1）系統(tǒng)應(yīng)能以一定的速度勻速運(yùn)轉(zhuǎn)；2）系統(tǒng)受某種外部干擾作用（如電壓波動(dòng)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動(dòng)等）而使運(yùn)行速度稍有變化時(shí)，應(yīng)保證系統(tǒng)在干擾消除后能恢復(fù)到原來(lái)的運(yùn)行速度。2.4機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件TmaxSm系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要充分條件（1）兩機(jī)械特性有交叉點(diǎn)（2）在平衡點(diǎn)處有一速度Δn↑時(shí)，TM<TLTM-TL<0Δn↓時(shí)，TM>TLTM-TL>0a點(diǎn)是穩(wěn)定平衡點(diǎn)，b點(diǎn)不是。2.4機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件例2-3判斷下圖b點(diǎn)是否是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)？2.4機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件例2-3判斷下圖b點(diǎn)是否是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)？解

系統(tǒng)中有交叉點(diǎn)ｂ，當(dāng)△ｎ↑時(shí)ＴM<ＴLTM-TL<0當(dāng)△ｎ↓時(shí)

ＴM＞ＴTM-TL>0

b點(diǎn)是平衡穩(wěn)定點(diǎn)△ｎｎ△ｎ注意：1.兩機(jī)械特性曲線的區(qū)別；

2.同時(shí)滿足二穩(wěn)定平衡條件。2.4機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件2.5機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程

機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程─由一個(gè)穩(wěn)態(tài)向另一個(gè)穩(wěn)態(tài)過(guò)渡的過(guò)程（動(dòng)態(tài)過(guò)程－啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速）外因─系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系被破壞內(nèi)因─貯能的慣性元件（機(jī)械慣性、電磁慣性和熱慣性）實(shí)際意義─滿足生產(chǎn)的需要，必須研究轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、電流對(duì)時(shí)間的變化規(guī)律才能正確地選擇機(jī)電傳動(dòng)裝置、控制電路等2.5.1研究機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的實(shí)際意義2.5.2加快過(guò)渡過(guò)程的方法：減少系統(tǒng)的飛輪矩GD2（采用細(xì)長(zhǎng)圓柱形轉(zhuǎn)子）增加動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩Td采用多極電動(dòng)機(jī)（極對(duì)數(shù)p多的）減少回路電阻Ra（減少功率放大器內(nèi)阻）選用機(jī)械特性硬度大的電動(dòng)機(jī)選用力矩慣量比大的電動(dòng)機(jī)2.5機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程基本要求1.掌握機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行方程式，并學(xué)會(huì)用它來(lái)分析與判別機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；2.掌握在多軸拖動(dòng)系統(tǒng)，列出系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，必須將轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行折算，掌握其折算的基本原則和方法；3.了解幾種典型生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性；4.掌握機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件，并學(xué)會(huì)用它來(lái)分析與判別系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。2.6小結(jié)

重點(diǎn)與難點(diǎn)

重點(diǎn)1.運(yùn)用運(yùn)動(dòng)方程式分別判別機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。2.運(yùn)用穩(wěn)定運(yùn)行的條件來(lái)判別機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的