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1、第二章 机电传动系统的动力学基础n2.1 2.1 机电传动系统的运动方程式机电传动系统的运动方程式n2.2 2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算n2.3 2.3 生产机械的机械特性生产机械的机械特性n2.4 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12.1 机电传动系统的运动方程式电动机（M）生产机械TLTM+TL图2.1 单轴拖动系统静态静态（稳态）（稳态）动态动态（加速或（加速或减速）减速）22.1 机电传动系统的运动方程式机电传动系统的运动方程式n单轴机电传动系统的运动方程式单轴机电传动系统的运动方程式T TM M-电动机转矩电动机转矩
2、T TL L-负载转矩负载转矩GDGD2 2-飞轮矩飞轮矩n-n-转速转速t-t-时间时间3n动态转矩动态转矩 恒速恒速正值正值 加速加速负值负值 减速减速2.1 机电传动系统的运动方程式机电传动系统的运动方程式42.1 机电传动系统的运动方程式机电传动系统的运动方程式nTM与与n同向为正同向为正 TL与与n相反为正相反为正 启动时制动时拖动矩（TM、n同向）制动矩（TM、n反向）TM与与n符号相同，则符号相同，则TM作用方向与作用方向与n相同，相同，TM为拖动转矩；为拖动转矩；TM与与n符号相反，则符号相反，则TM作用方向与作用方向与n相反，相反，TM为制动转矩；为制动转矩；TL与与n符号相
3、同，则符号相同，则TL作用方向与作用方向与n相反，相反，TL为制动转矩；为制动转矩；TL与与n符号相反，则符号相反，则TL作用方向与作用方向与n相同，相同，TL为拖动转矩。为拖动转矩。52.1 机电传动系统的运动方程式机电传动系统的运动方程式n例例2-11.列出系统的运动方程式；列出系统的运动方程式；2.说明系统运行的状态。说明系统运行的状态。加速运行状态加速运行状态拖动转矩拖动转矩制动矩制动矩减速减速减速减速162.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算 为为了了对对多多轴轴拖拖动动系系统统进进行行运运行行状状态态的的分分析析，一一般般是是将将多多轴轴拖动系统等效折
4、算为单轴系统。拖动系统等效折算为单轴系统。72.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算2.2.1 2.2.1 负载转矩的折算负载转矩的折算多轴旋转多轴旋转拖动系统拖动系统实际负载功率实际负载功率=折算后的负载功率折算后的负载功率速比速比依据系统传递功率不变的原则依据系统传递功率不变的原则:传动效率传动效率负载功率负载功率:电动机轴上的功率电动机轴上的功率:传动效率：传动效率：8多轴直线多轴直线运动系统运动系统n2.2.1 负载转矩的折算（下放重物）（下放重物）2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算负载功率负载功率:92.2 转矩、转动惯量
5、和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算n2.2.22.2.2转动惯量和飞轮转矩的折算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；电机轴与负载轴之间的速度比；电机轴、中间轴、负载轴上的角速度电机轴、中间轴、负载轴上的角速度中间轴、电机轴上的齿数。中间轴、电机轴上的齿数。（旋转型旋转型）102.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折
6、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依据动能守恒原则，折算到电机轴上的总飞轮矩为（旋转型）（旋转型）经验公式经验公式电机轴、中间轴、生产机电机轴、中间轴、生产机械轴上的飞轮转矩。械轴上的飞轮转矩。式中，式中，11直线运动系统直线运动系统折算到电机轴上的总转动惯量、飞轮矩为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2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算12例2-2 Z2/Z1=3，Z4/Z3=5，解解（1）2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算13解（解（2
7、）飞轮矩的折算）飞轮矩的折算近似计算近似计算142.3 生产机械的机械特性n生产机械的特性 n2.3.1 恒转矩型机械特性nTLT-TL（a）反抗转矩反抗转矩 （ 摩擦转矩）摩擦转矩） （T与与n的方向恒为相反）的方向恒为相反）nTTL（b）位能转矩位能转矩（因重力产生的转矩）（因重力产生的转矩）（T的方向恒定与无关）的方向恒定与无关）1152.3 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 T0离心式通风机离心式通风机型机械特性型机械特性Tn0直线型机械特性直线型机械特性恒功率型机械特性恒功率型机械特性Tn0162.4
8、机电系统稳定运行的条件机电系统稳定运行的条件 机电传动系统中，电动机与生产机械连成一体，为了使系统运机电传动系统中，电动机与生产机械连成一体，为了使系统运行合理，就要使电动机的机械特性与生产机械的机械特性尽量相配行合理，就要使电动机的机械特性与生产机械的机械特性尽量相配合。特性配合好的一个基本要求是合。特性配合好的一个基本要求是系统能稳定运行系统能稳定运行。 一、机电系统稳定运行的含义一、机电系统稳定运行的含义 1. 系统应能一定速度匀速运行；系统应能一定速度匀速运行； 2. 系统受某种外部干扰（如电压波动、负载转矩波动等）使运系统受某种外部干扰（如电压波动、负载转矩波动等）使运行速度发生变化
9、时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行行速度发生变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。速度。17 二、机电系统稳定运行的条件二、机电系统稳定运行的条件 从从Tn坐标上来看，就是电动机的机械特性曲线坐标上来看，就是电动机的机械特性曲线 n=f(TM)和生和生产机械的机械特性曲线产机械的机械特性曲线 n=f(TL)必须有交点，交点被称为必须有交点，交点被称为平衡点平衡点。 2. 充分条件充分条件 系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的能力，即：系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的能力，即：当干扰使速度上升时，有当干扰使速度上升时，有 TMTL 。这是稳定运行的充分条件。
10、这是稳定运行的充分条件。 符合稳定运行条件的平衡点称为稳定平衡点。符合稳定运行条件的平衡点称为稳定平衡点。 1. 必要条件必要条件 电动机的输出转矩电动机的输出转矩TM和负载转矩和负载转矩TL大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。 当有外部干扰时，速度变化，而在外部干扰消除后，系当有外部干扰时，速度变化，而在外部干扰消除后，系统能恢复到原来的运行速度。统能恢复到原来的运行速度。18 分析举例分析举例 a、b两点是否两点是否为稳定平衡点？为稳定平衡点？a点点： 当负载突然增加后当负载突然增加后 当负载波动消除后当负载波动消除后 故故a点为系统的稳定平衡点。点为系统的稳定平衡点。 同理同理b点不是稳定平衡点。点不是稳定平衡点。 异步电动机异步电动机的机械特性的机械特性生产机械生产机械的机械特的机械特性性交点交点a交点交点b19n 判断下图判断下图b点是否是系统的稳定平衡点？点是否是系统的稳定平衡点？n解解 系统中有交叉点，当系统中有交叉点，当时时M M L L T TM M-T-TL L000 b b点是平衡稳定点点是平衡稳定点注意注意：1.两机械特性曲线的区别，两机械特性曲线的区别， 2.同时满足二稳定平衡条件。同时满足二稳定平衡条件。 2.4 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20
