机电传动系统的动力学基础课件.pptVIP

第二章动力学基础生产机械的运动形式运动方程飞轮矩的折算负载的机械特性

典型生产机械运动形式和转矩1、离心式风机负载转矩T=kn2单轴旋转系统L2、车床主轴传动系统多轴旋转系统负载转矩T与n无关L3、平移传动系统多轴旋转系统负载转矩T与n无关L4、提升传动系统多轴旋转系统负载转矩T与n无关L

起重机风机

生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力作用产生的。摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作用方向与n相反，为制动转矩。重力产生的转矩为位能性转矩，其作用方向与n无关，提升时为制动转矩；下放时为拖动转矩。

2.1动力学方程式单轴机电传动系统如图所示：+ωTL+TMM生产机械+TLωTM传动系统图转矩、转速的正方向正方向的规定：先规定转速n的正方向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向相同，规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。

2.1.1单轴拖动系统的运动方程式电动机运行时的轴受力如图示，由力学定律可知,其必须遵守下列动力学方程式:TLT轴nT：电磁转矩；T：负载转矩,N.mJ：电动机轴上的总转动惯量，kg.mML2?：电动机角速度,rad/s在工程计算中，常用n代替?表示系统速度，用飞轮力矩代替J表示系统机械惯性。GD2

?=2?n/60J=m?=(G/g)?(D22)/4=GD/4g2m：系统转动部分的质量，KgG：系统转动部分的重量，N?：系统转动部分的转动半径，mD：系统转动部分的转动直径，mg：重力加速度=9.8m/s2

系数375具有m/min.s量纲：系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）GD2电力拖动系统的运动状态：dn当T=T，稳态，匀速=00Ldtdndt暂态，加速暂态，减速当TT，Ldndt当TT，0L

2.1.2动态转矩Td或注：当电动机转矩T=负载转矩T时，动态转矩T=0，系统处于静态或稳态，静态转矩T也称MLd为稳态转矩。L

2.1.3转矩方向的确定1)T与n正方向一致T取“+”号（拖动转矩T）MMMT与n正方向相反T取“+”号（制动转矩T）LLL2)T与n正方向相反T取“-”号（制动转矩T）MMMT与n正方向一致T取“-”号（拖动转矩T）LLL或1)T与n方向一致TM与n同号（拖动转矩TM）TL与n同号（制动转矩TL）TM与n异号（制动转矩TM）TL与n异号（拖动转矩TL）MTL与n方向相反2)T与n方向相反MTL与n方向一致

2.1.4举例（如提升机）1)启动（加速，2)制动）（减速，直到停止）

2.2多轴拖动系统的转矩折算

2.2.1负载转矩折算（为静态转矩）根据静态时功率守恒原则，则1)旋转运动传动效率故折算到电动机轴上的负载转矩为（速比）注意：多轴系统需等效为单轴系统。等效指系统传递的功率不变。若不考虑损耗，只与传动比有关。

2)直线运动传动效率而故注意：如果生产机械拖动电动机旋转（如卷扬机构下放重物时，电动机处于制动状态），则故

2.2.2转动惯量和飞轮转矩折算折算原则：折算前后系统动能不变。根据动能守恒原则，则1)旋转运动折算到电机轴上的等效转动惯量为（，）(2.3)折算到电机轴上的等效飞轮转矩为(2.4)式(2.3)改为：(当较大时)(修正系数取式(2.4)改为：1.1~1.25)

2)直线运动注意：3653)多轴拖动系统的运动方程式注意：375

2.3生产机械的机械特性2.3.1定义同一转轴上负载转矩和转速之间的函数关系。2.3.2分类?恒转矩型机械特性（T为常数）L?恒功率型机械特性（P为常数）?离心式通风机型机械特性?直线型机械特性注意：匹配

1)恒转矩型机械特性（T为常数）Ln(a)T为反抗转矩（摩擦转矩）时，Ll恒与运动方向相反，阻碍运动-TmTm0Tml如：金属切削机床等（切削力）(b)T为位能转矩时，Ll作用方向恒定，与运动方向无关TmT电动机轴l如：卷扬机起吊重物等n思考：T方向L

负载的机械特性指：n=f(T)关系LTL为反抗转矩，负载转矩由摩擦力产生，其特点：大小恒定（与n无关）；作用方向与运动方向相反。

位能性恒转矩负载特性TLT电动机轴负载转矩由重力，或者势能力产生其特点：绝对值大小恒定；作用方向与n无关，不变。nnTL0TL提升时：n0,T0阻转矩L下放时：n0,T0拖动转矩L

n0TemTLTL下?TTLTL升TL由于存在传动转矩损耗?T，因此提升系统中，提升和下放时，电机轴承受的负载转矩不等。提升时，T=?T+T=T。emLL升下放时，T=?T+TLemT=T-?T=T。emLL下

2)恒功率型机械特性（P为常数）nTL=C/n（C