机电传动系统的动力学基础课件.ppt

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1、机电传动控制第2章机电传动系统的动力学基础本章提要掌握机电传动系统的运动方程式及其含义；掌握多轴拖动系统中转矩折算的基本原则和方法；了解几种典型的生产机械的负载特性；n=f(TL)掌握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。2.1机电传动系统的运动方程式电动机（M）生产机械TLTMM+TLM图2.1单轴拖动系统静态（稳态）动态（加速或减速）一、单轴拖动系统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-----时间系统的运动状态动态转矩恒速（静态转矩）正值加速

2、（动态转矩）负值减速（动态转矩）二、转矩正方向的规定TM与n同向为正向TL与n相反为正向启动时制动时拖动转矩（TM、n同向）制动转矩（TM、n反向）例题2－1如图中，TM、TL均为实际方向，1.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制动矩拖动转矩制动矩拖动转矩2.2转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算一、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=折算后的负载功率速比传动效率多轴直线运动系统的转矩折算（下放重物）二、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电机

3、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）总飞轮转矩的折算电机轴、中间轴、生产机械轴上的飞轮转矩。（旋转型）经验公式直线运动系统的转动惯量和飞轮转矩的折算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例题2－2Z2/Z1=3，Z4/Z3=5，解（1）解：（2）飞轮矩的折算近似计算2·3生产机械的机械特性同一转轴(一般为电动机转轴）上负载转矩和转速之间的函数关系，称为生产机械的机械特性。n=f(TL)不同类型的生产机械

4、在运动中受阻力的性质不同，其机械特性曲线的形状也有所不同，恒转矩型机械特性离心式通风机型机械特性虚线表示在有摩擦负载的实际情况直线型机械特性他励直流发电机，当励磁电流和电枢电阻固定不变时，其电磁转矩与转速成正比，即呈现直线型机械特性。恒功率型机械特性如在车床加工过程中，粗加工时，切削量大，负载阻力大，开低速；精加工时，切削量小，负载阻力小，开高速。但在不同转速下，切削功率P＝TL×2πn/60基本不变。即呈现恒功率型机械特性2·4机电传动系统稳定运行的条件机电传动系统的稳定运行包含两重含义：一是系统应能以一定速度匀速运转，即TM与TL大小相

5、等，方向相反，相互平衡，这是必要条件。二是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，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度，这是充分条件。稳定工作点的判别稳定工作点的判别(充要条件）1、电动机的机械特性曲线与生产机械的机械特性曲线有交点，该点为平衡点。2、当转速大于平衡点所对应的转速时，必须有TMTL稳定工作点的判别稳定工作点的判定负载特性曲线与电机特性曲线有交点（平衡点）当有扰动使得负载转矩增大时，此时转速下降，电动机输出转矩降低，但负载转矩下降的速

6、度比电动机输出转矩快，所以总的动态转矩还是随转速下降增大，使得系统返回平衡点，所以此点是稳定的，为稳定平衡点。用机电系统稳定平衡的充要条件判别系统的稳定性。解系统中有交叉点ｂ，当△ｎ↑时ＴM<ＴLTM-TL<0当△ｎ↓时ＴM＞ＴLTM-TL>0b点是稳定平衡点△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。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。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

7、速；2.在机械特性上判别系统稳定工作点时、如何找出本章小结