Page No.1 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04第二章 机电传动系统的动力学基础本章的主要内容:机电传动系统的运动方程式及其含义；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。Page No.2 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04 2.1 单轴拖动系统的运动方程式一、单轴拖动系统的组成 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（或转速n）进行运动。电动机电动机的驱动对象连接件Page No.3 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04二、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：运动方程式转矩平衡方程式 TM 电动机的输出转矩（N.m）;TL 负载转矩（N.m）;J 转动惯量（kg.m2）; 角速度（rad/s）； n 速度（r/min）；t 时间（s ）; 动态转矩（N.m）。 (2.1)Page No.4 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04三、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 ，为常数，传动系统以恒速运动。 当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。当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。Page No.5 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04四、TM、TL 、n的参考方向选取方法及其符号的意义因为电动机和生产机械以共同的转速旋转，所以，一般以（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，取与n相同的符号；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；当TM的实际作用方向与n的方向相同（符号相同）时， TM为拖动转 距，否则为制动转距。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，取与n相反的符号；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；当TL的实际作用方向与n的方向相同（符号相反）时， TL为拖动转 距，否则为制动转距。Page No.6 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04举例：如图所示，判断电动机拖动重物上升和下降时TM和TL的符 号，求运动方程，哪个是拖动转矩，哪个是制动转矩？TM、TL、n的方向如图（a）所示。 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。当重物下降时： TM、TL、n的方向如图（b）所示。运动方程式为：即： 因此重物下降时，TM为制动转矩，TL为拖动转矩。TM为正，TL为正。TM为正，TL为正。当重物上升时：设重物上升时？速度n的符号为正，下降时n的符号为负。 Page No.7 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:0422 多轴拖动系统的简化为了对多轴拖动系统进行运行状态的分析，一般是将多轴拖动系统 等效折算为单轴系统。一、多轴拖动系统的组成电动机通过减速机构（如减速齿轮箱、蜗轮蜗杆等）与生产机械相连，如图所示：折算的原则是：折算前后系统总的传输功率不变或者总能量不变。Page No.8 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04第一讲内容的回顾1.从运动方程式怎样看出系统是处于加速的减速的稳定的和静止的状态2.如何确定输出转矩和负载转矩的方向?如何判断哪个是拖动转矩,哪个是制动转矩?Page No.9 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04掌握如何建立系统的运动方程式 要会根据动力学原理，TM、TL、（或n)之间的函数关系如下：运动方程式(2.1)Page No.10 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04掌握如何根据运动方程来确定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 ，为常数，传动系统以恒速运动。 当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。当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。Page No.11 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04掌握TM、TL 、n的参考方向的选取方法及其符号的意义因为电动机和生产机械以共同的转速旋转，所以，一般以（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，取与n相同的符号；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；当TM的实际作用方向与n的方向相同（符号相同）时， TM为拖动转 距，否则为制动转距。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，取与n相反的符号；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；当TL的实际作用方向与n的方向相同（符号相反）时， TL为拖动转 距，否则为制动转距。Page No.12 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04作业:2.3,2.8，2.9，2.11本周五上交学习委员按学号顺序提交作业本,并提交没有交作业的名单，不得有补交的现象。Page No.13 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04二、负载转矩的折算 假设电动机以M角速度旋转，负载转矩TL折算到电动机轴上的负载转矩为Teq，而生产机械的转动速度为L 。则电动机输出功率PM和负载所需功率PL分别为：考虑传动机构在传输功率的过程中有 损耗，这个损耗可用效率c来表示则生产机械上的负载转矩折算到电动机 轴上的等效转矩为： 式中：c电动机拖动生产机械运动时的传动效率； 传动机构的总传动比Page No.14 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04二、负载转矩的折算 传动机构的效率c来表示，则有电动机的输出功率为：则生产机械上的负载转矩折算到电动机轴上的等效转矩为： 如右图的转扬机构拖动重物上升，负载力为F，运动速为v，负载所需功率PL为：Page No.15 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04三、转动惯量和飞轮转矩的折算 折算的依据是：能量守恒定律。考虑到折算时系统的势能相等，这里仅需要计算系统的动能即可。设折算后的转动惯量为J系统的动能：折算前多轴旋转系统的动能：l (1)(2)l 令(1)和（2）相等可以得到书上的式(2.10)将式（2）中的转动惯量用飞轮转矩代替，采用同样的计算方法我们可以得到式（2.11）Page No.16 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04三、转动惯量和飞轮转矩的折算 多轴直线运动系统的折算：总的转动惯量：总的飞轮转矩：Page No.17 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:0423 生产机械的机械特性 在同一轴上，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，也称为机电传动系统的负载特性。不同类型的生产机械在运动中受阻力的性质不同，其负载特性曲线的形状也有所不同，典型的负载特性大体上可以归纳为以下几种：一、恒转矩型负载特性二、离心式通风机型负载特性三、直线性负载特性 四、恒功率型负载特性Page No.18 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04一、恒转矩型机械特性 恒转矩型机械特性根据其特点可分为反抗转矩和位能转矩两种。分别如图所示：1反抗转矩：又称摩擦性转矩，其特点如下：作用方向始终与速度n的方向相反，当n的方向发生变化时，它的 作用方向也随之发生变化，恒与运动方向相反，即总是阻碍运动 的。转矩大小恒定不变；例如：轴承摩擦负载Page No.19 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:04按关于转矩正方向的约定可知，反抗转矩恒与转速n取相同的符号，即n为正方向时TL为正，特性在第一象限；n为负方向时TL为负，特性在第三象限。反抗转矩负载特性曲线Page No.20 联系人：吴超群 Email:jdcdkz2011126.com 20:042位能转矩 , 其特点为：转矩大小恒定不变；作用方向不变，与运动方向无关，即在某一方向阻碍运动而在另一方向促进运动。 卷扬机起吊重物时，由于重物的作用方向永远向着地心，所以，由它产生的负载转矩永远作用在使重物下降的方向，当电动机拖动重物上升时，TL与n的方向相反；当重物下降时，TL和n的方向相同。Page No.21 联系