机电系统的传动力学.ppt
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1、第二章第二章 机电系统传动力学机电系统传动力学2.1 2.1 单轴机电传动系统单轴机电传动系统2.2 2.2 多轴机电传动系统多轴机电传动系统2.3 2.3 典型负载的机电特性典型负载的机电特性2.4 2.4 机电传动系统稳定性运行的条件机电传动系统稳定性运行的条件2.5 2.5 机电传动系统的过渡过程机电传动系统的过渡过程12.1 单轴机电传动系统单轴机电传动系统机电传动系统机电传动系统:一般由电动机、传动机构、工作机构、一般由电动机、传动机构、工作机构、控制机构和电源组成控制机构和电源组成。最简单的机电传动机构是电动机转。最简单的机电传动机构是电动机转轴和工作机构直接相联,这种机构称为轴和
2、工作机构直接相联,这种机构称为单轴机电传动系统。单轴机电传动系统。2.12.1单轴机电传动系统单轴机电传动系统单轴机电传动系统单轴机电传动系统2东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.1 单轴机电传动系统单轴机电传动系统2.22.2单轴机电传动系统转速方向约定单轴机电传动系统转速方向约定3东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.1 单轴机电传动系统单轴机电传动系统2.22.2单轴机电传动系统转速方向约定单轴机电传动系统转速方向约定方程式:方程式:4东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.1 单轴机电传动系统单轴机电传动系统2.22.2单轴机电传动系统转速方向约定单轴机电传动系统转速
3、方向约定方程式:方程式:实用方程式:实用方程式:5东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.2 多轴机电传动系统多轴机电传动系统2.3 2.3 负载作旋转运动的多轴拖动系统旋转运动负载作旋转运动的多轴拖动系统旋转运动负载作旋转运动的多轴拖动系统旋转运动负载作旋转运动的多轴拖动系统旋转运动6东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.2 多轴机电传动系统多轴机电传动系统2.42.4负载作直线运动的多轴拖动系统直线运动负载作直线运动的多轴拖动系统直线运动负载作直线运动的多轴拖动系统直线运动负载作直线运动的多轴拖动系统直线运动7东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.2 多轴机电传动系统多轴机
4、电传动系统转矩、转矩惯量和飞轮转矩的折算转矩、转矩惯量和飞轮转矩的折算转矩、转矩惯量和飞轮转矩的折算转矩、转矩惯量和飞轮转矩的折算将多轴系统各转动部分的转矩和转将多轴系统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电动动惯量或直线运动部分的质量折算到电动机的轴上。机的轴上。折算的基本原则:折算的基本原则:折算前的折算前的多轴系统多轴系统同折算后的同折算后的单轴系统单轴系统,在在能量关系能量关系或或功率关系功率关系上保持不变。上保持不变。8东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.2.1 负载转矩的折算负载转矩的折算根据静态时功率守恒原则折算根据静态时功率守恒原则折算对多轴拖动系统对多
5、轴拖动系统对多轴拖动系统对多轴拖动系统旋转运动旋转运动旋转运动旋转运动j:j:传动机构的速比传动机构的速比传动机构的速比传动机构的速比如折算到电动机上的负载如折算到电动机上的负载如折算到电动机上的负载如折算到电动机上的负载转矩为转矩为转矩为转矩为T TL L:9东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.2.1 负载转矩的折算负载转矩的折算根据静态时功率守恒原则折算根据静态时功率守恒原则折算对多轴拖动系统对多轴拖动系统对多轴拖动系统对多轴拖动系统直线运动直线运动直线运动直线运动j:j:传动机构的速比传动机构的速比传动机构的速比传动机构的速比n:n:电动机转速电动机转速电动机转速电动机转速10东
6、南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.2.2 转动惯量和飞轮矩的折算转动惯量和飞轮矩的折算根据根据能量守恒原则能量守恒原则折算折算对多轴拖动系统对多轴拖动系统对多轴拖动系统对多轴拖动系统旋转运动旋转运动旋转运动旋转运动j j1 1:中间机构的速比中间机构的速比中间机构的速比中间机构的速比j jL L:生产机构的速比生产机构的速比生产机构的速比生产机构的速比电动机轴上的总惯性矩电动机轴上的总惯性矩电动机轴上的总飞轮矩电动机轴上的总飞轮矩11东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.2.2 转动惯量和飞轮矩的折算转动惯量和飞轮矩的折算根据根据能量守恒原则能量守恒原则折算折算对多轴拖动系统对多
7、轴拖动系统对多轴拖动系统对多轴拖动系统旋转运动旋转运动旋转运动旋转运动实际使用时,适当加大实际使用时,适当加大电动机的转动惯量或飞轮矩来电动机的转动惯量或飞轮矩来考虑中间轴:考虑中间轴:其中:其中:1.11.25电动机轴上的总惯性矩电动机轴上的总惯性矩电动机轴上的总飞轮矩电动机轴上的总飞轮矩12东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.2.2 转动惯量和飞轮矩的折算转动惯量和飞轮矩的折算根据根据能量守恒原则能量守恒原则折算折算对多轴拖动系统对多轴拖动系统对多轴拖动系统对多轴拖动系统直线运动直线运动直线运动直线运动电动机轴上的总惯性矩电动机轴上的总惯性矩电动机轴上的总飞轮矩电动机轴上的总飞轮矩
8、13东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.3 典型负载的机械特性典型负载的机械特性生产机械的机械特性生产机械的机械特性:同一转轴上负载转矩和转速之间的同一转轴上负载转矩和转速之间的函数关系。函数关系。14东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.3.1 恒转矩型机械特性恒转矩型机械特性特点:特点:负载转矩为常数负载转矩为常数 如:起重机起升机构、起重机运行机构、皮带运输机等。如:起重机起升机构、起重机运行机构、皮带运输机等。进一步可分为:进一步可分为:反抗转矩反抗转矩(摩擦转矩,与运动方向相反)(摩擦转矩,与运动方向相反)位能转矩位能转矩(重力产生转矩,与运动方向无关)(重力产生转矩,
9、与运动方向无关)15东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.3.1 恒转矩型机械特性恒转矩型机械特性2.5 2.5 反抗转矩型机械特性反抗转矩型机械特性反抗转矩型机械特性反抗转矩型机械特性(阻转矩负载阻转矩负载阻转矩负载阻转矩负载)摩擦转矩摩擦转矩16东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.3.1 恒转矩型机械特性恒转矩型机械特性2.6 2.6 位能转矩型机械特性(位能转矩型机械特性(位能转矩型机械特性(位能转矩型机械特性(位转矩型负载位转矩型负载位转矩型负载位转矩型负载)重力产生转矩重力产生转矩17东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.3.1 恒转矩型机械特性恒转矩型机械特性1
10、8东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.3.2 离心式通风机型机械特性离心式通风机型机械特性2.7 2.7 离心式通风机型机械特性离心式通风机型机械特性离心式通风机型机械特性离心式通风机型机械特性特点:负载转矩与速度平方成正比特点:负载转矩与速度平方成正比.如:离心式鼓风机、水如:离心式鼓风机、水泵、风扇等。泵、风扇等。19东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.3.3 恒功率机械特性恒功率机械特性2.8 2.8 恒功率型机械特性恒功率型机械特性恒功率型机械特性恒功率型机械特性特点:负载转矩与速度成反比特点:负载转矩与速度成反比.如:车床的粗加工和精加工、如:车床的粗加工和精加工、录
11、音机的走带(录音机的走带(Fv=恒定)。恒定)。20东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.3.3 恒功率机械特性恒功率机械特性实际负载的特性要复杂的多,可实际负载的特性要复杂的多,可能是单一的,也可能是多种负载同时能是单一的,也可能是多种负载同时存在(如起重机的起升机构);也可存在(如起重机的起升机构);也可能是无规律的(碎石机等);能是无规律的(碎石机等);21东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.3.3 恒功率机械特性恒功率机械特性22东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.3.3 恒功率机械特性恒功率机械特性23东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.4 机电传动系统
12、稳定运行的条件机电传动系统稳定运行的条件机电传动系统的稳定运行要求:机电传动系统的稳定运行要求:1 1、系统能以一定的速度匀速运行。、系统能以一定的速度匀速运行。2 2、系统受到某些外部干扰而运行速度、系统受到某些外部干扰而运行速度波动时,能保证干扰消除后,系统能恢复波动时,能保证干扰消除后,系统能恢复到原来的运行速度。到原来的运行速度。24东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院2.4 机电传动系统稳定运行的条件机电传动系统稳定运行的条件2.9 2.9 稳定工作点的判别稳定工作点的判别稳定工作点的判别稳定工作点的判别根据:速度不能突变的原则根据:速度不能突变的原则25东南大学机械工程学院东南
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