(上课)第2章 机电传动系统的动力学基础1要点.ppt

? 假设n为正，TL阻碍运动； 则n为负时，TL一定促进运动。 特性在第一、四象限。 ? 不难理解，在运动方程式中，反抗性转矩TL的符号 总是与n相同；位能转矩TL的符号则有时与n 相同， 有时与n相反。 重点 * * * * 第2章 机电传动系统的动力学基础 本章要点： ? 机电传动系统的运动方程式； ? 多轴传动系统中转矩折算的基本原则和方法； ? 了解几种典型生产机械的负载特性； ? 了解机电传动系统稳定运行的条件 以及学会分析实际系统的稳定性。 ? 机电传动系统是一个由电动机拖动、通过传动机构 带动生产机械运转的整体。 ? 尽管电动机种类繁多，特性各异； ? 但从动力学的角度去分析， 它们都应服从动力学的统一规律。 ? 生产机械的负载特性多种多样； 2.1 机电传动系统的运动方程式 1、单轴拖动系统的组成 系统结构图 转距方向 电动机 电动机的驱动对象 连接件 电动机M通过连接件直接与生产机械相连，由电动机M产生输出转矩TM，用来克服负载转矩TL，带动生产机械以角速度ω（或速度n）进行运动。 ? 当输出转矩TM与负载转矩TL平衡时，转速n或 角速度ω不变； ? 加速度dn/dt或角加速度dω/dt等于零，即TM=TL， 这种运动状态称为静态（相对静止状态）或稳态（ 稳定运转状态）。 ? 显然当TM≠TL时，转速或角速度就要发生变化， 产生角加速度，速度变化的大小与传动系统的 转动惯量J有关； ? 把上述各种参量的关系用方程式表示出来，则有： 2、运动方程式 ? 在机电系统中，TM、TL、?（或n)之间的函数关系 称为运动方程式。 根据动力学原理，TM、TL、?（或n)之间的函数关系如下： ……运动方程式 其中， ……转矩平衡方程式 即： TM = TL + Td ? TM ─ 电动机的输出转矩（N·m）; ? TL ─ 负载转矩（N·m）; ? J ─ 单轴传动系统的转动惯量（kg·m2）; ? ? ─ 单轴传动系统的角速度（rad/s）； ? n ─ 单轴传动系统的转速（r/min）； ? t ─ 时间（s ）; ─ 动态转矩（N·m）。 ? ? 因为，在实际工程计算中，往往用n代替ω，用飞轮 惯量GD2代替转动惯量，因而有 ? D ─ 单轴传动系统的惯性直径（m）; ? G ─ 单轴传动系统的重力（Kg）。 ? GD2 ─ 应视为一个整体物理量。 ? 运动方程式是研究机电传动系统最基本的方程式， 由它可描述出系统运动的状态及特征。 重点 3、传动系统的状态 根据运动方程式可知：运动系统有两种不同的运动状态： 即 ，ω为常数，传动系统以恒速运动。 TM =TL时传动系统处于恒速运动的这种状态被称为稳态。 即 传动系统加速运动。 即 传动系统减速运动。 TM ?TL时传动系统处于加速或减速运动的这种状态 被称为动态。 ? 处于动态时，系统中必然存在一个动态转矩： ? 它使系统的运动状态发生变化。其转矩平衡方程为： TM = TL + Td 上式表明，在任何情况下，电机所产生的转矩总是被轴上的负载转矩（静态转矩）与动态转矩之和所平衡。 ? 由于传动系统有多种运动状态，相应的运动方程式 中的转速和转矩的方向就不同，因此需要约定方向 的表达规则。 重点 4、TM、TL、n的参考方向 因为电动机和生产机械以共同的转速旋转，所以，一般以ω（或n）的转动方向为参考来确定转矩的正负。 ? 当TM的实际作用方向与n的方向相同时（符号相同）， 取与n相同的符号，TM为拖动转矩； 1)TM的符号与性质 ? 当TM的实际作用方向与n的方向相反时， 取与n相反的符号，TM为制动转矩。 重点 拖动转距促进运动；制动转距阻碍运动。 ? 当TL的实际作用方向与n的方向相同时（符号相反）， 取与n相反的符号，TL为拖动转矩； 2)TL的符号与性质 ? 当TL的实际作用方向与n的方向相反时， 取与n相同的符号，TL为制动转矩。 重点 举例：如图所示电动机拖动重物上升和下降。 设重物上升时速度n的符号为正，下降时n的符号为负。 当重物上升时： TM、TL、n的方向如图（a）所示。 TM为正， TL也为正。 运动方程式为： 因此重物上升时，TM为拖动转矩，TL为制动转矩。 当重物在上升过程中制动时： TM为负， TL为正。 运动方程式为： ? 此时，动态转矩和加速度都是负的， 它们使重物减速上升，直到停止为止，系统中 由动能产生的动态转矩被电机的制动转矩和负载 转矩所平衡。 当重物下降时：