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第2章机电传动系统的动力学基础本章要点:?机电传动系统的运动方程式;?多轴传动系统中转矩折算的基本原则和方法;?了解几种典型生产机械的负载特性;17六月20241
?机电传动系统是一个由电动机拖动、通过传动机构带动生产机械运转的整体。17六月20242
1、单轴拖动系统的组成电动机的驱动对象电动机M通过连接件直接与生产机械相连,由电动机M产生输出转矩T,用来克服负载转矩T,带动生产机械M以角速度ω(或速度n)进行运动。L17六月20243
?加速度dn/dt或角加速度dω/dt等于零,即TM=TL,这种运动状态称为静态(相对静止状态)或稳态(稳定运转状态)。17六月20244
?显然当T≠T时,转速或角速度就要发生变化,?把上述各种参量的关系用方程式表示出来,则有:17六月20245
?在机电系统中,T、T、?(或n)之间的函数关系称为运动方程式。ML根据动力学原理,T、T、?(或n)之间的函数关系MLMLd17六月20246
M?T─负载转矩(N·m);L217六月20247
重点?因为,在实际工程计算中,往往用n代替ω,用飞轮2?运动方程式是研究机电传动系统最基本的方程式,由它可描述出系统运动的状态及特征。17六月20248
根据运动方程式可知:运动系统有两种不同的运动状态:,ω为常数,传动系统以恒速运动。T=T时传动系统处于恒速运动的这种状态被称为稳态。LM传动系统加速运动。传动系统减速运动。T?T时传动系统处于加速或减速运动的这种状态L17六月20249
?它使系统的运动状态发生变化。其转矩平衡方程为:MLd上式表明,在任何情况下,电机所产生的转矩总是被轴上的负载转矩(静态转矩)与动态转矩之和所平衡。?由于传动系统有多种运动状态,相应的运动方程式中的转速和转矩的方向就不同,因此需要约定方向的表达规则。17六月202410
重点4、T、T、n的参考方向ML一般因以为ω电(或动n机)的和转生动产方机向械为以参共考同来的确转定速转旋矩转的,正所负以。,?当T的实际作用方向与n的方向相同时(符号相同),M17六月202411
?当T的实际作用方向与n的方向相同时(符号相反),L?当T的实际作用方向与n的方向相反时,L拖动转距促进运动;制动转距阻碍运动。17六月202412
设重物上升时速度n的符号为正,下降时n的符号为负。当重物上升时:LT、T、n的方向如图(a)所示。LM因此重物上升时,T为拖动转矩,T为制动转矩。LM17六月202413
当重物在上升过程中制动时:T为负,T为正。ML?此时,动态转矩和加速度都是负的,它们使重物减速上升,直到停止为止,系统中由动能产生的动态转矩被电机的制动转矩和负载转矩所平衡。17六月202414
MLT、T、n的方向如图(b)所示。ML运动方程式为:因此重物下降时,T为制动转矩,T为拖动转矩。LM17六月202415
2.2负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算实际拖动系统多为多轴拖动系统。因为,多数生产机械都有减速机构和变速机构。?例如,电动机通过减速机构(如减速齿轮箱、蜗轮蜗杆等)与生产机械相连,如图所示:17六月202416
即,将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量折算到某一根轴上。一般折算到电机轴上。折算的基本原则是:折算前的多轴系统和折算后的单轴系统在能量关系或功率关系上保持不变。17六月202417
2.2.1负载转矩的折算负载转矩是静态转矩,可根据静态时功率守恒原则进行计算。?对于旋转运动,设电动机以角速度ω旋转,负载转矩T’折算到电动机轴上的负载转矩为T,MLL?则电动机输出功率P和负载所需功率P分别为:MLMLMP′=T′·ω——输出功率LLL17六月202418
?考虑传动机构在传输功率过程中有损耗,这个损耗可用效率η来表示,即:c?于是,生产机械上的负载转矩折算到电动机轴上的等效转矩为:?式中:η—电动机拖动生产机械运动时的传动效率;c—传动机构的总传动比。17六月202419
?对于负载是直线运动的,例如图2.3(b)的卷扬机。?若生产机械直线运动部件的负载力为F,运动速度为v,则所需的机械功率为:LMLM17六月202420
重点?考虑传动机构在传输功率过程中有损耗,这个损耗可用效率η来表示,根据功率平衡关系有:c17六月202421
重点?由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统的动能有关,M1L生产机械轴上的转动惯量;?式中,ω———、—电ω电机机、轴轴ω与与—中生—间产电轴机机之械轴间轴、的之中速间间比的轴,速、比
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