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1、 第二章第二章 机电传动系统动力学基础机电传动系统动力学基础n 本章要求n(1)掌握机电传动系统的运动方程式及其含义；n(2)掌握多轴拖动系统中转矩折算的基本原则和方法；n(3)了解几种典型生产机械的负载特性；n(4)了解机电传动系统稳定运行的条件，并学会用它来分析系统的稳定平衡点.第二章第二章 机电传动系统的机电传动系统的 动力学基础动力学基础第二章第二章 机电传动系统的机电传动系统的 动力学基础动力学基础n2.1 机电传动系统的运动方程式n2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算n2.3 生产机械的机械特性n2.4 机电传动系统稳定运行的条件n电动机在电力拖动系统中作直线运动或旋电动机在电力
2、拖动系统中作直线运动或旋转运动时，由力学定律可知必须遵循下列转运动时，由力学定律可知必须遵循下列两个基本的运动方程式：两个基本的运动方程式：n 对于单轴传动系统而言：对于单轴传动系统而言：n1.对于直线运动，对于直线运动，方程式为方程式为惯性力（N）阻力（N）拖动力（N）第二章 机电传动系统的动力学基础2.1 2.1 机电传动系统的机电传动系统的 运动方程式运动方程式n 2.对于旋转运动，对于旋转运动，方程式为方程式为时间单轴传动系统的转动惯量单轴传动系统的负载转矩（阻转矩）单轴传动系统的角速度电动机产生的拖动转矩惯性转矩第二章 机电传动系统的动力学基础2.1 2.1 机电传动系统的机电传动系
3、统的 运动方程式运动方程式第二章 机电传动系统的动力学基础2.1 2.1 机电传动系统的机电传动系统的 运动方程式运动方程式电动机（M）生产机械TLTMM+TLM图2.1 单轴拖动系统静态静态（稳态）（稳态）动态动态（加速（加速或减速）或减速）第二章 机电传动系统的动力学基础2.1 2.1 机电传动系统的机电传动系统的 运动方程式运动方程式n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-时间第二章 机电传动系统的动力学基础2.1 2.1 机电传动系统的机电传动系统的 运动方程式运动方程式n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
4、）第二章 机电传动系统的动力学基础2.1 2.1 机电传动系统的机电传动系统的 运动方程式运动方程式nTM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）第二章 机电传动系统的动力学基础2.1 2.1 机电传动系统的机电传动系统的 运动方程式运动方程式n例2-11.列出系统的运动方程式；2.说明系统运行的状态。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第二章 机电传动系统的动力学基础2.2 2.2 转矩、转动惯量和转矩、转动惯量和 飞轮转矩的折算飞轮转矩的折算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
5、=折算后的负载功率速比传动效率第二章 机电传动系统的动力学基础2.2 2.2 转矩、转动惯量和转矩、转动惯量和 飞轮转矩的折算飞轮转矩的折算多轴直线运动系统n2.2.1 负载转矩的折算（下放重物）第二章 机电传动系统的动力学基础2.2 2.2 转矩、转动惯量和转矩、转动惯量和 飞轮转矩的折算飞轮转矩的折算n2.2.2转动惯量和飞轮转矩的折算n依据动能守恒原则，折算到电机轴上的总转动惯量为电机轴、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；电机轴与负载轴之间的速度比；电机轴、中间轴、负载轴上的角速度中间轴、电机轴上的齿数。（旋转型）第二章 机电传动系统的动力学基础2.2 2.2
6、转矩、转动惯量和转矩、转动惯量和 飞轮转矩的折算飞轮转矩的折算n2.2.2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飞轮矩为电机轴、中间轴、生产机械轴上的飞轮转矩。式中，（旋转型）经验公式第二章 机电传动系统的动力学基础2.2 2.2 转矩、转动惯量和转矩、转动惯量和 飞轮转矩的折算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多轴系统的运动方程式第二章 机电传动系统的动力学基础2.2 2.2 转矩、转动惯量和转矩、转动惯量和 飞轮转矩的折算飞轮转矩的折算例2-2 Z2/Z1=3,Z4/Z3=5，解（1）第二章 机电传动系统的动力学基础2.
7、2 2.2 转矩、转动惯量和转矩、转动惯量和 飞轮转矩的折算飞轮转矩的折算解（2）飞轮矩的折算近似计算第二章 机电传动系统的动力学基础2.3 2.3 生产机械的特性生产机械的特性n生产机械的特性 n2.3.1 恒转矩型机械特性nTLT-TLnTTL（a）反抗转矩（b）位能转矩 （摩擦转矩）（因重力产生的转矩）（T与n的方向恒为相反）（T的方向恒定与n无关）第二章 机电传动系统的动力学基础2.3 2.3 生产机械的特性生产机械的特性n2.3.2 离心式通风机型机械特性n2.3.3 直线型机械特性n2.3.4 恒功率型机械特性Tn0 T0Tn0直线型机械特性离心式通风机型机械特性恒功率型机械特性T
8、n0第二章 机电传动系统的动力学基础2.4 2.4 机电传动系统稳定机电传动系统稳定 运行的条件运行的条件SmTmax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 n时，TMTL TM-TLTL TM-TL0 a点是稳定平衡点，b点不是。第二章 机电传动系统的动力学基础2.3 2.3 生产机械的特性生产机械的特性n例2-3 判断下图b点是否是系统的稳定平衡点？n解 系统中有交叉点，当时ML TM-TL0 b点是平衡稳定点 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。第二章 机电传动系统的动力学基础 小小 结结n 基本要求1.掌握机电传动系统的运
9、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.了解在多轴拖动系统中为了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。第二章 机电传动系统的动力学基础 小小 结结n 重点与难点n 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稳定运行点。n 难点1.根据机电传动系统中 的方向确定 是拖动转矩还是制动转矩，从而判别出系统的运行状态，是处于加速、减速还是匀速；2.在机械特性上判别系统稳定工作点时、如
10、何找出 第二章 机电传动系统的动力学基础 作业与思考题作业与思考题n2.3 2.11n1机电系统稳定运行的必要条件是电动机的输出转矩和机电系统稳定运行的必要条件是电动机的输出转矩和负载转矩负载转矩n a.大小相等大小相等 b.方向相反方向相反 c.大小相等，方向相反大小相等，方向相反 d.无法确定无法确定n2.某机电系统中，电动机输出转矩大于负载转矩，则系某机电系统中，电动机输出转矩大于负载转矩，则系统正处于统正处于n a.加速加速 b.减速减速 c.匀速匀速 d.不确定不确定n3.在单轴拖动系统中，已知电动机输出转矩和负载转矩在单轴拖动系统中，已知电动机输出转矩和负载转矩的作用方向与转速的方向相同，则系统正处于的作用方向与转速的方向相同，则系统正处于n a.加速加速 b.减速减速 c.匀速匀速 d.静止静止n4在机电系统中，已知电动机输出转矩小于负载转矩，在机电系统中，已知电动机输出转矩小于负载转矩，且电动机的输出转矩作用方向与转速的方向相同，而负载且电动机的输出转矩作用方向与转速的方向相同，而负载转矩的方向与转速相反，则系统正处于转矩的方向与转速相反，则系统正处于n a.加速加速 b.减速减速 c.匀速匀速 d.静止静止