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第1章 机电传动系统的动力学基础 1.1 机电传动系统的运动方程 1.2 转矩和转动惯量的折算 1.3 负载机械和电动机的机械特性 1.4 机电传动系统稳定运行的条件 1.1 机电传动系统的运动方程 1.1 机电传动系统的运动方程 1.2 转矩和转动惯量的折算 1.2 转矩和转动惯量的折算 1.2 转矩和转动惯量的折算 1.3 负载机械和电动机的负载特性 1.3 负载机械和电动机的负载特性 1.4 机电传动系统稳定运行的条件 第1章 机电传动系统的动力学基础 图1-1所示的机电传动系统的运动平衡方程式： （1-1） 当 时， ，系统加速； 当 时， ，系统减速； 当 时， ，系统恒速。 实际中经常用转速n代替角速度ω， 。用假象的飞轮惯量GD2代替转动惯量J。 （1-2） 于是式（1-1）变换为 （1-3） 通常以转速n的方向作为参考，转矩方向符号的约定如下： 当电磁转矩T的方向与转速n的方向相同时为正，这时T为驱动转矩； 当电磁转矩T的方向与转速n的方向相反时为负，这时T为制动转矩。 由于负载转矩的TZ方向以反映在式（1-1）中， 因此TZ的方向约定与T相反。当TZ方向与转速n的 方向相反时为正；相同时为负。 实际的机电传动系统多为多轴系统，因此列系统运动方程时必须先 将各转动部分的转矩和转动惯量都折算到一根轴上，简化成最简单的单 轴系统。 折算的基本原则是：折算前的多轴系统与折算后的单轴系统在能量 关系上或功率关系上要保持不变。 1.负载转矩的折算 总传动效率： 直线运动负载 转动负载： TZ—折算到电动机轴上的负载转矩 i—传动副的转动比，即主动轴与从动轴的转速比， 2. 转动惯量的折算 转动惯量的折算要遵循动能守恒定律。 转动负载： 直线运动负载： 同样，假想的飞轮惯量GD2为： 同样，假想的飞轮惯量GD2为： 通常i1，工程上可用近似公式估算： 同一轴上负载转矩和转速之间的函数关系，称为工作机械的机械特性。 1.恒转矩机械特性 负载转矩TZ与转速无关，即不管转速怎样变化，负载转矩不 变。恒转矩负载有反抗型和位能型两种。 反抗转矩的方向总是与 转速方向相反。 位能转矩的作用方向恒 定不变，与运动方向无关。 2. 恒功率机械特性 负载转矩TZ与转速n成反比，或者TZ与n之积为常数。 3.通风机械类机械特性 这一类型的机械（如风机、水泵、油泵等）是按离心力原理工作的， 其中工作介质空气、水、油等对这些机械的叶片的阻力所引起的转矩基本 上与转速的平方成正比。 4.电动机的机械特性 指电动机的转速与电磁转矩之间的关系。不同类型的电动机其机械特 性也不同。 机电传动系统稳定运行有两种含义：第一是应能以一定的速度匀速运 转；第二，系统受某种外部干扰使转速稍有变化时，应保证干扰消除后仍 能以原来的转速运行。 要做到第一点，需使电动机的电磁转矩和负载转矩大小相等，方向相反，相互平衡。即电动机的机械特性和工作机械的特性曲线有一个交点。 但是有交点只是保证系统稳定的必要条件，它的充分条件是这个交点必需是稳定的平衡点。 机电传动系统稳定运行的必要充分条件： 电动机与工作机械的特性曲线要有一个 交点； 在这个交点对应的转速之上，必须要保 证TTZ，而在这个交点对应的转速之 下，必须保证TTZ。 第1章 机电传动系统的动力学基础