第二章-机电传动系统动力学基础

第二章机电传动系统的动力学基础机电一体化系统设计2.1机电传动系统的运动方程式2.2转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算2.3生产机械的机械特性2.4机电传动系统稳定运行的条件2.5机电传动系统的过渡过程内容提要M+TLM电动机（M）生产机械TLTM图2.1单轴拖动系统静态（稳态）动态（加速或减速）2.1机电传动系统的运动方程式单轴机电传动系统的运动方程式TM----电动机转矩TL----负载转矩GD2---飞轮矩n-----转速t-----时间2.1机电传动系统的运动方程式动态转矩

恒速（静态转矩）正值加速（动态转矩）负值减速（动态转矩）2.1机电传动系统的运动方程式TM与n同向为正向TL与n相反为正向启动时制动时拖动矩（TM、n同向）制动矩（TM、n反向）2.1机电传动系统的运动方程式例2-11.列出系统的运动方程式；2.说明系统运行的状态。2.1机电传动系统的运动方程式解：加速运行状态减速减速拖动转矩制动矩拖动转矩制动矩例2-11.列出系统的运动方程式；2.说明系统运行的状态。2.1机电传动系统的运动方程式2.2.1负载转矩的折算依据系统传递功率不变的原则多轴旋转拖动系统实际负载功率=折算后的负载功率传动效率速比2.2负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算多轴直线运动系统（下放重物）2.2.1负载转矩的折算2.2负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算2.2.2转动惯量和飞轮转矩的折算依据动能守恒原则，折算到电机轴上的总转动惯量为（旋转型）电机轴、中间轴、负载轴上的转动惯量；电动机轴与中间传动轴之间的速比；2.2负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算2.2.2转动惯量和飞轮转矩的折算2.2负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算依据动能守恒原则，折算到电机轴上的总飞轮矩为经验公式电机轴、中间轴、生产机械轴上的飞轮转矩。式中（旋转型）2.2负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算直线运动系统折算到电机轴上的总转动惯量、飞轮矩为多轴系统的运动方程式2.2负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算例2-2Z2/Z1=3，Z4/Z3=5，2.2负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算2.2负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算2.2负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算2.3机电传动系统的负载特性2.3.2离心式通风机型机械特性2.3.3直线型机械特性2.3.4恒功率型机械特性离心式通风机型机械特性Tn0

T0Tn0直线型机械特性恒功率型机械特性Tn02.3机电传动系统的负载特性2.4机电传动系统的稳定运行条件稳定运行包含两重含义：1）系统应能以一定的速度匀速运转；2）系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负载转矩波动等）而使运行速度稍有变化时，应保证系统在干扰消除后能恢复到原来的运行速度。2.4机电传动系统的稳定运行条件TmaxSm系统稳定运行的必要充分条件（1）两机械特性有交叉点（2）在平衡点处有一速度Δn↑时，TM<TLTM-TL<0Δn↓时，TM>TLTM-TL>0a点是稳定平衡点，b点不是。2.4机电传动系统的稳定运行条件例2-3判断下图b点是否是系统的稳定平衡点？2.4机电传动系统的稳定运行条件例2-3判断下图b点是否是系统的稳定平衡点？解

系统中有交叉点ｂ，当△ｎ↑时ＴM<ＴLTM-TL<0当△ｎ↓时

ＴM＞ＴTM-TL>0

b点是平衡稳定点△ｎｎ△ｎ注意：1.两机械特性曲线的区别；

2.同时满足二稳定平衡条件。2.4机电传动系统的稳定运行条件2.5机电传动系统的过渡过程

机电传动系统过渡过程─由一个稳态向另一个稳态过渡的过程（动态过程－启动、制动、反转和调速）外因─系统转矩平衡关系被破坏内因─贮能的惯性元件（机械惯性、电磁惯性和热惯性）实际意义─满足生产的需要，必须研究转速、转矩、电流对时间的变化规律才能正确地选择机电传动装置、控制电路等2.5.1研究机电传动系统过渡过程的实际意义2.5.2加快过渡过程的方法：减少系统的飞轮矩GD2（采用细长圆柱形转子）增加动态转矩Td采用多极电动机（极对数p多的）减少回路电阻Ra（减少功率放大器内阻）选用机械特性硬度大的电动机选用力矩惯量比大的电动机2.5机电传动系统的过渡过程基本要求1.掌握机电传动系统的运行方程式，并学会用它来分析与判别机电传动系统的运行状态；2.掌握在多轴拖动系统，列出系统的运动方程式，必须将转矩等进行折算，掌握其折算的基本原则和方法；3.了解几种典型生产机械的机械特性；4.掌握机电传动系统稳定运行的条件，并学会用它来分析与判别系统的稳定平衡点。2.6小结

重点与难点

重点1.运用运动方程式分别判别机电传动系统的运行状态。2.运用稳定运行的条件来判别机电传动系统的