第2章動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)(2節(jié)課)

1、第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 2.1 2.1 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式2.2 2.2 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算2.3 2.3 生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性2.4 2.4 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)電運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)整體。機(jī)構(gòu)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)電運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)整體。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)對(duì)象電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)

2、對(duì)象連接件連接件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)距方向轉(zhuǎn)距方向單軸拖動(dòng)系統(tǒng)單軸拖動(dòng)系統(tǒng) 盡管電動(dòng)機(jī)種類(lèi)繁多、特性各異，生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)也盡管電動(dòng)機(jī)種類(lèi)繁多、特性各異，生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)也可以各種各樣，但從動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)分析時(shí)，都服從動(dòng)力可以各種各樣，但從動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)分析時(shí)，都服從動(dòng)力學(xué)的統(tǒng)一規(guī)律。學(xué)的統(tǒng)一規(guī)律。T TMMT TL LJ Jdtd 第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 是描述機(jī)電系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最基本方程式，是描述機(jī)電系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最基本方程式， 它決定著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。它決定著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。 當(dāng)當(dāng)T

3、Td d0 0時(shí)，時(shí)，a a0 0 ，表示系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，表示系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，系統(tǒng)為系統(tǒng)為勻速勻速運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)當(dāng)T Td d00時(shí)，時(shí)，a a0 0 ，表示系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)，表示系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)， T Td d0 0時(shí)，拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，時(shí)，拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，a a為正，系統(tǒng)為正，系統(tǒng)加速加速運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)； T Td d0 0時(shí)，拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，時(shí)，拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，a a為負(fù)，系統(tǒng)為負(fù)，系統(tǒng)減速減速運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 T Td d T TM M T TL L ；加速度；加速度 a a dtdn第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力

4、學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 正方向約定：正方向約定： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 T TM M 取與取與 n n 相同的方向?yàn)檎?；相同的方向?yàn)檎颍?負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T TL L 取與取與 n n 相反的方向?yàn)檎?。相反的方向?yàn)檎颉?若若 T TM M 或或 T TL L 與與 n n 方向相同，方向相同， 則則 T TM M 或或 T TL L 為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 若若 T TM M 或或 T TL L 與與 n n 方向相反，方向相反， 則則 T TM M 或或 T TL L 為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 若若T TMM與與n n符號(hào)相同，則符號(hào)相同，則T TMM為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；為拖動(dòng)轉(zhuǎn)

5、矩； 若若T TMM與與n n符號(hào)相反，則符號(hào)相反，則T TMM為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 若若T TL L 與與n n符號(hào)相同，則符號(hào)相同，則T TL L 為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 若若T TL L 與與n n符號(hào)相反，則符號(hào)相反，則T TL L 為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。根據(jù)上述約定，根據(jù)上述約定，判定判定T TMM和和T TL L的的 性質(zhì)性質(zhì)無(wú)方向約定：無(wú)方向約定：按照矢量分析按照矢量分析判定判定T TMM和和T TL L的的 性質(zhì)性質(zhì)第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 綜合上述內(nèi)容，主要有如下三部分：綜合上述內(nèi)容，主要有如下三部分： 判定判定T TMM和和T

6、TL L的方向，列寫(xiě)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式的方向，列寫(xiě)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 T TMM 取與取與 n n 相同的方向?yàn)檎?；相同的方向?yàn)檎颍?T TL L 取與取與 n n 相反的方向?yàn)檎?。相反的方向?yàn)檎颉?判定判定T TMM和和T TL L的性質(zhì)的性質(zhì) 若若 T TM M 或或 T TL L 與與 n n 方向相同，則方向相同，則 T TM M 或或 T TL L 為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 若若 T TM M 或或 T TL L 與與 n n 方向相反，則方向相反，則 T TM M 或或 T TL L 為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 判定機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)判定機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)

7、 拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)勻速運(yùn)動(dòng)；拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)勻速運(yùn)動(dòng)； 拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)加速運(yùn)動(dòng)；拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)加速運(yùn)動(dòng)； 拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)減速運(yùn)動(dòng)。拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)減速運(yùn)動(dòng)。T TMMT TL LJ Jdtd第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 2.2 2.2 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式中的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式中的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 及飛輪轉(zhuǎn)矩等，均

8、分別為同一軸上的數(shù)值。及飛輪轉(zhuǎn)矩等，均分別為同一軸上的數(shù)值。若運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)為多軸系統(tǒng)，則必須將上述各量折算若運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)為多軸系統(tǒng)，則必須將上述各量折算 到同一轉(zhuǎn)軸上才能列出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式。到同一轉(zhuǎn)軸上才能列出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式。由于一般均以傳動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)軸為研究對(duì)象，由于一般均以傳動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)軸為研究對(duì)象， 因此，一般都是將它們折算到電動(dòng)機(jī)軸上。因此，一般都是將它們折算到電動(dòng)機(jī)軸上。轉(zhuǎn)矩折算應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)傳遞功率不變的原則。轉(zhuǎn)矩折算應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)傳遞功率不變的原則。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩折算應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)貯存的動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩折算應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)貯存的動(dòng)能 不變的原則。不變的原則。 為了對(duì)多軸拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)

9、行運(yùn)行狀態(tài)的分析，一般是將為了對(duì)多軸拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的分析，一般是將多軸拖動(dòng)系統(tǒng)等效折算為單軸系統(tǒng)多軸拖動(dòng)系統(tǒng)等效折算為單軸系統(tǒng),再用單軸系統(tǒng)的分析方再用單軸系統(tǒng)的分析方法分析多軸系統(tǒng)。法分析多軸系統(tǒng)。 一、多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的組成一、多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的組成 電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械相連。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械相連。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng) 二、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算二、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算 由于轉(zhuǎn)矩是靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，因此折算的原則是：靜態(tài)時(shí)，由于轉(zhuǎn)矩是靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，因此折算的原則是：靜態(tài)時(shí)，折算折算前后系統(tǒng)總的傳輸功率不變。前后系統(tǒng)總的傳輸功率不變。 設(shè)電動(dòng)機(jī)以設(shè)電動(dòng)機(jī)以M角速度旋轉(zhuǎn)，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載

10、轉(zhuǎn)矩角速度旋轉(zhuǎn)，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為為T(mén)L；對(duì)應(yīng)生產(chǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)速度為；對(duì)應(yīng)生產(chǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)速度為L(zhǎng) ，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T(mén)L 。LMMTPLLLTP則則 電動(dòng)機(jī)輸出功率電動(dòng)機(jī)輸出功率負(fù)載所需功率負(fù)載所需功率 考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在傳輸考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在傳輸功率的過(guò)程中有損耗，這功率的過(guò)程中有損耗，這個(gè)損耗可用效率個(gè)損耗可用效率 c c來(lái)表示。來(lái)表示。MLLLCTT減速機(jī)構(gòu)的輸入功率減速機(jī)構(gòu)的輸出功率 則生產(chǎn)機(jī)械上的負(fù)載則生產(chǎn)機(jī)械上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)矩為：等效轉(zhuǎn)矩為： jTTTcLMcLLL 式中：式中：c電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)效率；電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械

11、運(yùn)動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)效率； LM j傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比 對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，若生產(chǎn)機(jī)械直線運(yùn)動(dòng)部件的負(fù)對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，若生產(chǎn)機(jī)械直線運(yùn)動(dòng)部件的負(fù)載力為載力為F F，運(yùn)動(dòng)速度為，運(yùn)動(dòng)速度為v v，則所需要的機(jī)械功率為：，則所需要的機(jī)械功率為：vLFP cLvFTM 它反映在電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械功率為：它反映在電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械功率為：TL負(fù)載力負(fù)載力F在電動(dòng)機(jī)軸上產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩在電動(dòng)機(jī)軸上產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩MLTPM如果是電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，則傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的損如果是電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，則傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的損耗由電動(dòng)機(jī)承擔(dān)，根據(jù)功率平衡關(guān)系，則有：耗由電動(dòng)機(jī)承擔(dān)，根據(jù)功率平衡關(guān)系，則有：將將代

12、入上式可得代入上式可得MMn602McLnv55. 9FT cLv FTM如果是生產(chǎn)機(jī)械拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)（如在卷?yè)P(yáng)機(jī)下放重物時(shí)，如果是生產(chǎn)機(jī)械拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)（如在卷?yè)P(yáng)機(jī)下放重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)），則傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的損耗由生產(chǎn)機(jī)械承電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)），則傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的損耗由生產(chǎn)機(jī)械承擔(dān)，則有：擔(dān)，則有：MFTnv55. 9cL 式中：式中：c生產(chǎn)機(jī)械拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)效率；生產(chǎn)機(jī)械拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)效率； 三、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算三、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩的折算 2211MZLLjJjJJJ 1.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) JM 、J1、JL為電動(dòng)機(jī)、中間軸、生產(chǎn)機(jī)械軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為電動(dòng)機(jī)、中間軸

13、、生產(chǎn)機(jī)械軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能有關(guān)，因此折由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能有關(guān)，因此折算的原則是：算的原則是：動(dòng)能守恒原則。動(dòng)能守恒原則。 j1電動(dòng)機(jī)與中間軸之間的速比，電動(dòng)機(jī)與中間軸之間的速比， jL 電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械軸之間的速比，電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械軸之間的速比，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為1M1jLMLj 22L21212M2ZLjGDjGDGDGD 分別為電動(dòng)機(jī)、中間軸、生產(chǎn)機(jī)械軸分別為電動(dòng)機(jī)、中間軸、生產(chǎn)機(jī)械軸上的飛輪轉(zhuǎn)矩上的飛輪轉(zhuǎn)矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總飛輪轉(zhuǎn)矩為總飛輪轉(zhuǎn)矩為2L212MGDGDGD

14、、 當(dāng)速比比較大時(shí)，中間軸的轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)速比比較大時(shí)，中間軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或飛輪轉(zhuǎn)矩在折算后占整個(gè)系統(tǒng)的慣量或飛輪轉(zhuǎn)矩在折算后占整個(gè)系統(tǒng)的比重不大，因此工程中常用加大電動(dòng)機(jī)比重不大，因此工程中常用加大電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或飛輪轉(zhuǎn)矩而簡(jiǎn)化計(jì)算軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或飛輪轉(zhuǎn)矩而簡(jiǎn)化計(jì)算的方法。則有簡(jiǎn)化計(jì)算公式的方法。則有簡(jiǎn)化計(jì)算公式2MZLLjJJJ 22L2M2ZLjGDGDGD 25. 11 . 1 2M22211MZ vmjJjJJJLL 2.直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2M222L21212M2Z365nGvjGDjGDGDGDL 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的折算到電動(dòng)

15、機(jī)軸上的總飛輪轉(zhuǎn)矩為總飛輪轉(zhuǎn)矩為第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 2.3 2.3 生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，構(gòu)成一個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，構(gòu)成一個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)， 其工作狀況不僅取決于電動(dòng)機(jī)的特性，其工作狀況不僅取決于電動(dòng)機(jī)的特性， 同時(shí)也取決于作為負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械的特性。同時(shí)也取決于作為負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械的特性。 負(fù)載的機(jī)械特性：生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。負(fù)載的機(jī)械特性：生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。負(fù)載的機(jī)械特性由負(fù)載性質(zhì)決定，負(fù)載的機(jī)械特性由負(fù)載性質(zhì)決定，按生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)動(dòng)中所受阻力的性質(zhì)不同，分成幾

16、種類(lèi)型：按生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)動(dòng)中所受阻力的性質(zhì)不同，分成幾種類(lèi)型： 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性 泵與風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載泵與風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載 通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性 恒功率負(fù)載恒功率負(fù)載 恒功率型機(jī)械特性恒功率型機(jī)械特性 直線型負(fù)載直線型負(fù)載 直線型機(jī)械特性直線型機(jī)械特性第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 按生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)動(dòng)中按生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)動(dòng)中所受阻力的性質(zhì)不同，所受阻力的性質(zhì)不同，分成幾種類(lèi)型的負(fù)載。分成幾種類(lèi)型的負(fù)載。通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性直線型機(jī)械特性直線型機(jī)械特性恒功率型機(jī)械特性恒功率型機(jī)械特性恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性(a)(

17、a)反抗轉(zhuǎn)矩反抗轉(zhuǎn)矩(b)(b)位能轉(zhuǎn)矩位能轉(zhuǎn)矩第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) (1)(1)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（又稱(chēng)摩擦性轉(zhuǎn)矩）（又稱(chēng)摩擦性轉(zhuǎn)矩） 轉(zhuǎn)矩方向總是和轉(zhuǎn)速方向相反，永遠(yuǎn)是阻轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩方向總是和轉(zhuǎn)速方向相反，永遠(yuǎn)是阻轉(zhuǎn)矩。 如：機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，皮帶傳輸機(jī)如：機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，皮帶傳輸機(jī)1 1、恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載、恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小為常量，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小為常量，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) u反抗型負(fù)載機(jī)械特性反抗型負(fù)載機(jī)械特性特點(diǎn)：負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小不特點(diǎn)：負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小不變，但方向始

18、終與生產(chǎn)機(jī)變，但方向始終與生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方向相反，總是械運(yùn)動(dòng)的方向相反，總是阻礙電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。取反阻礙電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。取反對(duì)正向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)樨?fù)載對(duì)正向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)樨?fù)載轉(zhuǎn)矩的正方向。其特性在轉(zhuǎn)矩的正方向。其特性在第一和第三象限。第一和第三象限。第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) (2)(2)勢(shì)能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載勢(shì)能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 轉(zhuǎn)矩方向不隨轉(zhuǎn)速方向改變。轉(zhuǎn)矩方向不隨轉(zhuǎn)速方向改變。如：卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊重物時(shí)如：卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊重物時(shí)重力產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。重力產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) u位能型負(fù)載機(jī)械特性位能型負(fù)載機(jī)械特性特點(diǎn)：不論生產(chǎn)

19、機(jī)械運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：不論生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方向變化與否，負(fù)載轉(zhuǎn)的方向變化與否，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小和方向始終不變。矩的大小和方向始終不變。其負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性在第一和其負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性在第一和第四象限。第四象限。 例如起重設(shè)備提升或例如起重設(shè)備提升或下放重物時(shí)，由于重力所下放重物時(shí)，由于重力所產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小和產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小和方向均不改變。方向均不改變。第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 2LCnT 2 2、通風(fēng)機(jī)型負(fù)載、通風(fēng)機(jī)型負(fù)載 如：水泵，離心式鼓風(fēng)機(jī)等。如：水泵，離心式鼓風(fēng)機(jī)等。 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小基本上與轉(zhuǎn)速的平方成正比。負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小基本上與轉(zhuǎn)速的平方成正比。通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特

20、性通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) CnT L3 3、直線型負(fù)載、直線型負(fù)載 如：他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)作實(shí)驗(yàn)?zāi)M負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速如：他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)作實(shí)驗(yàn)?zāi)M負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速成正比。成正比。直線型機(jī)械特性直線型機(jī)械特性TKKRKUn2NmeaNeN 第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 4 4、恒功率型負(fù)載、恒功率型負(fù)載 如：機(jī)床加工過(guò)程中的進(jìn)刀。如：機(jī)床加工過(guò)程中的進(jìn)刀。 負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速乘積為一常數(shù)，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速乘積為一常數(shù)，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。恒功率型機(jī)械特性恒功率型機(jī)械特性n

21、CT L 在機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械連成一體，為了使在機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械連成一體，為了使系統(tǒng)運(yùn)行合理，就要使電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械兩者的機(jī)械特性盡系統(tǒng)運(yùn)行合理，就要使電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械兩者的機(jī)械特性盡量相配合。量相配合。 特性配合好的一個(gè)基本要求是系統(tǒng)要能穩(wěn)定運(yùn)行特性配合好的一個(gè)基本要求是系統(tǒng)要能穩(wěn)定運(yùn)行。 一是系統(tǒng)應(yīng)能以一定速度勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，即電動(dòng)機(jī)軸上的拖一是系統(tǒng)應(yīng)能以一定速度勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，即電動(dòng)機(jī)軸上的拖 動(dòng)轉(zhuǎn)矩動(dòng)轉(zhuǎn)矩T TMM和折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩T TL L大小相等，大小相等， 方向相反，相互平衡，這是方向相反，相互平衡，這是。 二是系統(tǒng)受某種

22、外部干擾作用二是系統(tǒng)受某種外部干擾作用( (如電壓波動(dòng)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩波如電壓波動(dòng)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩波 動(dòng)等動(dòng)等) )而使運(yùn)行速度稍有變化時(shí)，應(yīng)保證在干擾消除后系而使運(yùn)行速度稍有變化時(shí)，應(yīng)保證在干擾消除后系 統(tǒng)能恢復(fù)到原來(lái)的運(yùn)行速度，這是統(tǒng)能恢復(fù)到原來(lái)的運(yùn)行速度，這是。 第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 2.4 2.4 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的 n nf f ( (T TMM) ) 和和 n nf f ( (T TL L) )( (即拖動(dòng)系統(tǒng)的平衡點(diǎn)即

23、拖動(dòng)系統(tǒng)的平衡點(diǎn)) )。 給該點(diǎn)施加干擾，使轉(zhuǎn)速給該點(diǎn)施加干擾，使轉(zhuǎn)速，然后取消干擾，然后取消干擾， 如果轉(zhuǎn)速能如果轉(zhuǎn)速能，則該點(diǎn)為穩(wěn)定點(diǎn)，反之為不穩(wěn)定點(diǎn)。，則該點(diǎn)為穩(wěn)定點(diǎn)，反之為不穩(wěn)定點(diǎn)。 即若干擾使轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)干擾消除后應(yīng)有即若干擾使轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)干擾消除后應(yīng)有T TMMT TL L0 0， 才能使系統(tǒng)減速而回到平衡點(diǎn)。才能使系統(tǒng)減速而回到平衡點(diǎn)。 即若干擾使轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)干擾消除后應(yīng)有即若干擾使轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)干擾消除后應(yīng)有T TMM T TL L0 0， 才能使系統(tǒng)加速而回到平衡點(diǎn)。才能使系統(tǒng)加速而回到平衡點(diǎn)。第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在

24、在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在 TM TL（轉(zhuǎn)速以下存在（轉(zhuǎn)速以下存在 TM TL ） 則該點(diǎn)為穩(wěn)定點(diǎn)，反之為不穩(wěn)定點(diǎn)。則該點(diǎn)為穩(wěn)定點(diǎn)，反之為不穩(wěn)定點(diǎn)。0nnnAATLTMTLTMT12“1”電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 nf (TM)“2”生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性 nf (TL)第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在 T TMM T TL L（轉(zhuǎn)速以下存在（轉(zhuǎn)速以下存在 T TMM T TL L ） 則該點(diǎn)為穩(wěn)定點(diǎn)，反之為不穩(wěn)定點(diǎn)。則該點(diǎn)為穩(wěn)定點(diǎn)，反之為不穩(wěn)定點(diǎn)。“1”“1”異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī) n nf f ( (T

25、TMM) )“2”“2”恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載 n nf f ( (T TL L) )第二章第二章 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在 T TMM T TL L（轉(zhuǎn)速以下存在（轉(zhuǎn)速以下存在 T TMM T TL L ） 則該點(diǎn)為穩(wěn)定點(diǎn)，反之為不穩(wěn)定點(diǎn)。則該點(diǎn)為穩(wěn)定點(diǎn)，反之為不穩(wěn)定點(diǎn)。 如圖所示，曲線如圖所示，曲線1 1為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線2 2為異步電動(dòng)為異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性。兩曲線有交點(diǎn)機(jī)拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性。兩曲線有交點(diǎn)b b，即拖動(dòng)系統(tǒng)有一，即拖動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)平衡點(diǎn)。問(wèn)：個(gè)平衡點(diǎn)。問(wèn)：b b點(diǎn)是否是穩(wěn)定平衡點(diǎn)？點(diǎn)是否是穩(wěn)定平衡點(diǎn)？n切線傾角準(zhǔn)則的圖解法切線傾角準(zhǔn)則的圖解法n(1)(1)在在T-nT-n坐標(biāo)系內(nèi)坐標(biāo)系內(nèi), ,同時(shí)畫(huà)出原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線同時(shí)畫(huà)出原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線n=f(Tn=f(TMM) )和生產(chǎn)機(jī)械的等效特性曲線和生產(chǎn)機(jī)械