第1第2章机电传动动力学基础(第三版)PPT课件
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《机电传动控制》PPT课件
都要靠电动机及其控制系统来实现。
机电传动控制的任务
一、机电传动的特点
• 5、机电传动系统构成：
电动机。产生原动力 生产机械。拖动对象 传动机构。传递机械能 电气控制设备。控制电动机运转 电源。对电动机和电气控制设备供电
一、机电传动的特点
• 它们之间的关系可表示为
电源
自控设 备
电动机
传动机构
的需要。
电动机
二、机电传动系统发展概况
• 1、传动方式经历了三个阶段：
成组拖动 单机拖动 多电机拖动
二、机电传动系统发展概况
传动方式 成组拖动：一台电动机带动一根天轴，再由天轴
通过带轮和传动带分别拖动各生产机械。特点： 效率低，故障影响广。
单机拖动：一台电动机拖动一个机械。特点：如
一 机电传动系统的动力学方程
电动机 （M）
TL
生产机械
TM
MM
+TL
单轴拖动系统
一 机电传动系统的动力学方程
• 单轴(单级)机电传动系统的运动方程
• 由牛顿第二定律
TM
TL
J
d
dt
(1.1)
J m 2 mD2 / 4
G mg TM----电动机转矩
GD2 J
4g
(1.2)
TL----负载转矩 GD2---飞轮矩
2 n
60
(1.3)
TM
TL
GD2 375
dn dt
(1.4)
n-----转速
t-----时间 ω 为角速度
375 4g 60
2
单位 :
米 秒分
• GD2=4J
• GD2是一个整体，不是G与D2 的乘积， GD2 由产品样本或机械手册上查出。 GD2 中的 D 为回转直径，不是实际直径。
机电传动控制的任务
一、机电传动的特点
• 5、机电传动系统构成：
电动机。产生原动力 生产机械。拖动对象 传动机构。传递机械能 电气控制设备。控制电动机运转 电源。对电动机和电气控制设备供电
一、机电传动的特点
• 它们之间的关系可表示为
电源
自控设 备
电动机
传动机构
的需要。
电动机
二、机电传动系统发展概况
• 1、传动方式经历了三个阶段：
成组拖动 单机拖动 多电机拖动
二、机电传动系统发展概况
传动方式 成组拖动：一台电动机带动一根天轴，再由天轴
通过带轮和传动带分别拖动各生产机械。特点： 效率低，故障影响广。
单机拖动：一台电动机拖动一个机械。特点：如
一 机电传动系统的动力学方程
电动机 （M）
TL
生产机械
TM
MM
+TL
单轴拖动系统
一 机电传动系统的动力学方程
• 单轴(单级)机电传动系统的运动方程
• 由牛顿第二定律
TM
TL
J
d
dt
(1.1)
J m 2 mD2 / 4
G mg TM----电动机转矩
GD2 J
4g
(1.2)
TL----负载转矩 GD2---飞轮矩
2 n
60
(1.3)
TM
TL
GD2 375
dn dt
(1.4)
n-----转速
t-----时间 ω 为角速度
375 4g 60
2
单位 :
米 秒分
• GD2=4J
• GD2是一个整体，不是G与D2 的乘积， GD2 由产品样本或机械手册上查出。 GD2 中的 D 为回转直径，不是实际直径。
第2章机电传动系统的动力学基础
☞ 于是，生产机械上的负载转矩折算到电动机轴上的
等效转矩为：
TL
TLL cM
TL
c j
☞ 式中：ηc—电动机拖动生产机械运动时的传动效率；
j
M L
—传动机构的总传动比。
2020年3月1日星期日
华东交大理工大学机电学院《机电传动控制》教学课件
23
☞ 对于负载是直线运动的，例如图2.3(b)的卷扬机。
1)稳态（TM TL时）:
Td
J
d
dt
0
即
dω dt
0，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。
2)动态（TM TL时）： TM TL Td
TM TL时：Td TM TL时：Td
J J
d
dt
d
dt
0
即
d
dt
☞ 尽管电动机种类繁多，特性各异；
☞ 生产机械的负载特性多种多样；
☞ 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。
2020年3月1日星期日
华东交大理工大学机电学院《机电传动控制》教学课件
3
2.1 机电传动系统的运动方程式
1、单轴拖动系统的组成
电动机
电动机的驱动对象
连接件
系统结构图
转距方向
PM = TL ·ωM —— 输入功率
PL′ = TL′ · ωL —— 输出功率
2020年3月1日星期日
华东交大理工大学机电学院《机电传动控制》教学课件
22
☞ 考虑传动机构在传输功率过程中有损耗，这个损耗
可用效率ηc来表示，即：
机电传动控制(全套课件250P)
9.55F N vm / s TL c nr / min 2.对直线运动（上升）：
3.对直线运动（下降）： TL
ppt课件
9.55 c F N vm / s nr / min
13
2．3 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。 一、恒转矩型机械特性
速度。
ppt课件
18
二、机电系统稳定运行的条件
1. 必要条件
电动机的输出转矩T和负载转矩TL大小相等，方向相反。 n=f(T)和n=f(TL)必须有交点，交点被称为平衡点。
2. 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：
当干扰使速度上升时，有 T<TL ；
当干扰使速度下降时，有T>TL 。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。
ppt课件 9
四、T、TL 、n的参考方向 以ω（或n）的转动方向为参考来确定转矩的正负。
拖动转距促进运动；制动转距阻碍运动。 1. T的符号与性质 当T的方向与n同向时，符号与n相同；T为 拖动转矩 当T的方向与n反向时，符号与n相反；T为制动转矩 2. TL的符号与性质 当TL的方向与n同向时，符号与n相反；TL为 拖动转矩 当TL的方向与n反向时，符号与n相同；TL为制动转矩
1）可以实现无级调节 2）特性曲线互相平行，机械特
性硬度不变，调速范围较大；
3）恒转矩调速 4）U≤UN，n≤nN
ppt课件
47
3．改变电动机主磁通
UN Ra n T 2 K e 9.55( K e )
1）可以实现无级调节 2）随着Φ 的减小，n0增加，k 变大，特性变软； 3）恒功率调速 4）Φ ≤Φ N，n≥nN
机电传动系统的动力学基础课件
模糊控制算法及其实现
模糊化
将精确的输入量转化为模糊量。
规则库
根据专家经验制定一系列模 糊条件语句。
模糊推理
根据规则库中的模糊条件语 句进行推理，得出模糊输出量。
神经网络控制算法及其实现
前向神经网络
通过训练学习输入与输出之间的映射关系。
反向神经网络
通过训练学习输出与输入之间的映射关系，并用于回归、分类等问题。
04
可靠性强化
采用高可靠性的设计和制造技术， 提高系统的可靠性和耐久性。
02
机电传动系统的动力学模型
建立动力学方程的方法与步骤
确定系统中的物体和约束
首先需要明确机电传动系统中涉及的物体和 它们之间的约束关系。
考虑系统的动能和势能
分析系统中各物体的动能和势能，确定系统 的总能量。
列出系统的牛顿方程
建模过程
基于机电传动系统的动力学方程，利用Simulink构 建相应的模型。
模拟过程
通过模拟，获取机电传动系统的动态响应和 性能指标。
实验验证及其结果分析
实验验证方法
通过实验测试，对仿真结果进行验证，以评估模型的准确性 和可靠性。
结果分析
根据实验数据和模拟结果，对机电传动系统的性能进行分析， 找出潜在的问题和改进方向。
THANKS
感谢观看
包括齿轮、轴、轴承等部件，实现动力的传递和 减速。
控制系统
对机电传动系统进行控制，包括电力、气压和液 压等。
机电传动系统的分类及特点
直流电动机传动系统
具有较好的调速性能，适用于需要宽范围调速的场合。
交流电动机传动系统
具有结构简单、维护方便、可靠性高等优点，适用于大多数工业应 用场景。
大学课件-机电传动控制(完整)
JL jL2
GDZ2
GDM2
GDL2 jL2
1.1～1.25
(2.12) (2.13)
21
2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩 的折算
直线运动系统
折算到电机轴上的总转动惯量、飞轮矩为
JZ
JM
J1 j12
JL jL2
m
v2
2 M
GDZ2
GDM2
GD12 j12
GDL2 jL2
Gv2 365 nM2
从狭义上讲，则指控制电动机驱动生产机械，实现生产产品数 量的增加（效率）、质量的提高（精度）、生产成本的降低、工人 劳动条件的改善以及能量的合理利用等。
1.1 机电传动的目的和任务
• 生产机械 • 平面磨床
• 生产机械 • 织布机
减速器
控制
电动机
1.1 机电传动的目的和任务
• 轧钢机
电动机
联轴器
直流电能
与异步电动机相比，直流电动机的结构复杂，使用和维护不如异步机方便， 而且要使用直流电源。
直流电机的优点：
（1）调速性能好，调速范围广，易于平滑调节。 （2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。 （3）易于控制。
电动机 （M）
TL
TM 图2.1 单轴拖动系统
生产机械
TM TL
TM TL
12
nc nc
d 0
dt
d 0
dt
+TL
静态（稳态） 动态（加速或 减速）
2.1 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
TM
TL
J
d
dt
2.1
J m 2 mD2 / 4 G mg
《机械基础》第三版全部 ppt课件
2、常用机构：平面连杆机构、凸轮机构、其他常用机构
3、轴系零件：常用连接、轴、轴承、联轴器、离合器、 制动器
4、液压传动：基本概念、液压元件、液压回路、液压系 统
2020/11/29
6
§0-3概述
机器和机构 构件和零件 运动副 机械传动的分类
2020/11/29
7
机器和机构
1、机器
定义：是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物 料、信息
4
§0-1引言
机械是人类劳动的主要工具，也是生产 力发展水平的重要标志。
2020/11/29
5
§0-2性质、任务、内容
性质：专业基础课
任务：
1、熟悉和掌握基本知识、工作原理、应用特点 2、掌握分析机械工作原理的基本方法
3、能做简单的计算
4、会查资料、会选 标准件
内容：
1、常用机械传动：带、螺旋、链、齿轮、蜗杆、轮系
注意：
（1）选用普通V带时，要注意带的型号和基准长度不 要搞错，以保证v带在轮槽中的正确位置。图1—13
（2）安装带轮时，各带轮轴线应相互平行，各带轮相 对应的V形槽的对称平面应重合，误差不得超过20‘ 。 图1—14
（3）V带的张紧程度要适当，不宜过松或过紧。（拇 指按下15mm）。
（4）对V带传动应定期检查并及时调整。（一组同换）
机械基础（第三版）
绪论 第一章 摩擦轮传动和带传动 第二章 螺旋传动 第三章 链传动和齿轮传动 第四章 轮系 第五章 平面连杆机构 第六章 凸轮机构 第七章 其他常用机构 第八章 轴系零件 第九章 液压传动的基本概念 第十章 液压元件 第十一章 2020/11/29 液压基本回路及液压系统实例 1
绪论
➢ §0-1引言 ➢ §0-2性质、任务、内容 ➢ §0-3概述
3、轴系零件：常用连接、轴、轴承、联轴器、离合器、 制动器
4、液压传动：基本概念、液压元件、液压回路、液压系 统
2020/11/29
6
§0-3概述
机器和机构 构件和零件 运动副 机械传动的分类
2020/11/29
7
机器和机构
1、机器
定义：是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物 料、信息
4
§0-1引言
机械是人类劳动的主要工具，也是生产 力发展水平的重要标志。
2020/11/29
5
§0-2性质、任务、内容
性质：专业基础课
任务：
1、熟悉和掌握基本知识、工作原理、应用特点 2、掌握分析机械工作原理的基本方法
3、能做简单的计算
4、会查资料、会选 标准件
内容：
1、常用机械传动：带、螺旋、链、齿轮、蜗杆、轮系
注意：
（1）选用普通V带时，要注意带的型号和基准长度不 要搞错，以保证v带在轮槽中的正确位置。图1—13
（2）安装带轮时，各带轮轴线应相互平行，各带轮相 对应的V形槽的对称平面应重合，误差不得超过20‘ 。 图1—14
（3）V带的张紧程度要适当，不宜过松或过紧。（拇 指按下15mm）。
（4）对V带传动应定期检查并及时调整。（一组同换）
机械基础（第三版）
绪论 第一章 摩擦轮传动和带传动 第二章 螺旋传动 第三章 链传动和齿轮传动 第四章 轮系 第五章 平面连杆机构 第六章 凸轮机构 第七章 其他常用机构 第八章 轴系零件 第九章 液压传动的基本概念 第十章 液压元件 第十一章 2020/11/29 液压基本回路及液压系统实例 1
绪论
➢ §0-1引言 ➢ §0-2性质、任务、内容 ➢ §0-3概述
机电传动系统的动力学基础课件
可分为开环控制和闭环控制。开环控制是指对电动机的控制信号不进行反馈，而 闭环控制则是指对电动机的控制信号进行反馈，以实现对电动机的精确控制。
机电传动系统的应用
工业自动化生产线
在工业自动化生产线上，机电传 动系统广泛应用于各种机械设备 的驱动，如传送带、机械手、包
装机等。
交通运输
在交通运输领域，机电传动系统主 要用于电动汽车、轨道交通、船舶 和飞机等交通工具的驱动。
电机优化设计
1 2
电机效率优化
通过改进电机材料、优化电机结构设计、提高制 造精度等方式，提高电机的效率，减少能源浪费 。
电机尺寸优化
在满足性能要求的前提下，尽量减小电机的体积 和重量，以便在有限的空间内安装更多的电机。
3
电机可靠性优化
通过优化电机的散热设计、提高电机的耐久性和 稳定性，从而提高电机的可靠性，减少故障率。
交流电机
交流电机是一种将交流电能转换为机械能的装置，分为异步 电机和同步电机两大类，广泛应用于工业、农业、商业等各 个领域。
齿轮传动实例分析
圆柱齿轮传动
圆柱齿轮传动是最常见的齿轮传动形式之一，具有传动效率高、传动比准确等优点，广泛应用于各种 机械传动系统中。
行星齿轮传动
行星齿轮传动是一种比较复杂的齿轮传动形式，具有承载能力大、传动比范围广等优点，常用于高速 重载的场合，如航空发动机等。
组成
主要由电动机、传动机构、执行机构等部分组成。电动机作为动力源，将电能 转换为机械能；传动机构则将电动机的动力传递到执行机构；执行机构则负责 完成具体的机械动作。
机电传动系统的分类
按传动方式
可分为机械传动、液压传动、气压传动、电气传动等类型。其中，电气传动又可 分为直流电气传动和交流电气传动。
机电传动系统的应用
工业自动化生产线
在工业自动化生产线上，机电传 动系统广泛应用于各种机械设备 的驱动，如传送带、机械手、包
装机等。
交通运输
在交通运输领域，机电传动系统主 要用于电动汽车、轨道交通、船舶 和飞机等交通工具的驱动。
电机优化设计
1 2
电机效率优化
通过改进电机材料、优化电机结构设计、提高制 造精度等方式，提高电机的效率，减少能源浪费 。
电机尺寸优化
在满足性能要求的前提下，尽量减小电机的体积 和重量，以便在有限的空间内安装更多的电机。
3
电机可靠性优化
通过优化电机的散热设计、提高电机的耐久性和 稳定性，从而提高电机的可靠性，减少故障率。
交流电机
交流电机是一种将交流电能转换为机械能的装置，分为异步 电机和同步电机两大类，广泛应用于工业、农业、商业等各 个领域。
齿轮传动实例分析
圆柱齿轮传动
圆柱齿轮传动是最常见的齿轮传动形式之一，具有传动效率高、传动比准确等优点，广泛应用于各种 机械传动系统中。
行星齿轮传动
行星齿轮传动是一种比较复杂的齿轮传动形式，具有承载能力大、传动比范围广等优点，常用于高速 重载的场合，如航空发动机等。
组成
主要由电动机、传动机构、执行机构等部分组成。电动机作为动力源，将电能 转换为机械能；传动机构则将电动机的动力传递到执行机构；执行机构则负责 完成具体的机械动作。
机电传动系统的分类
按传动方式
可分为机械传动、液压传动、气压传动、电气传动等类型。其中，电气传动又可 分为直流电气传动和交流电气传动。
机电传动控制PPT课件
电机铭牌数据绘制；
3.2.3它励直流电动机的人为机械特性
人为机械特性 是指供电电压U或磁通Φ 不是额定值，电枢电路接有外加电阻 Rad时的机械特性.
1. 电枢串电阻；（图2-9） n
n0
R +
If
U
M
E
Ia
Rf
_
T
由公式可以推导出：
n= n0 - Δn
与固有特性比较可以看出:二者的n0 是一样 的,而转速降Δn却变大了,即特性变软；
2.4机电传动系统稳定运行的的条件
含义:一是系统能以一定速度稳定运行;二 是能经受干扰
上次课复习
生产机械运动方程 : TM-TL=J dω/dt （注意各转矩方向与旋转方向的关系） 各种生产机械的特性:
1、恒转矩负载特性； 2、离心式通风机负载特性； 3、直线型负载转矩 4、恒功率负载转矩特性 稳定运行的的条件（TM与TL关系）
2.改变电动机供电电压 n0＝U/KeΦ
这时n0受电压变化而改变，而Δn则因与电 压无关所以不变，特性如图
n n0
T
特点是： 1. 斜率不变，各条特性曲线互相平行； 2. 理想空载转速n0与U成正比； 3. 由于一般要求外加电压不超过额定电压，
所以改变电压时曲线是下移的。
4. 3.改变磁通 5. 由于磁饱和和线圈的原因只能减小Φ。
3.3.2. 所以一般的直流电动机不允许直接
启动
解决方法：在启动时设法限制电枢电流 （1）降压启动使U从小到大逐渐增加到
UN 注:对于降压启动需要电源电压可调。 （2）电枢回路串联电阻启动
3.3.3. 电枢串联电阻启动
（1）单段（串联一级电阻）
当启动时KM断，这时从Tst开始按a变化当 到TL时， KM合，由于n 不能突变，所以 从A到B点产生冲击T比较大，这时，有 较大的Ia和T
3.2.3它励直流电动机的人为机械特性
人为机械特性 是指供电电压U或磁通Φ 不是额定值，电枢电路接有外加电阻 Rad时的机械特性.
1. 电枢串电阻；（图2-9） n
n0
R +
If
U
M
E
Ia
Rf
_
T
由公式可以推导出：
n= n0 - Δn
与固有特性比较可以看出:二者的n0 是一样 的,而转速降Δn却变大了,即特性变软；
2.4机电传动系统稳定运行的的条件
含义:一是系统能以一定速度稳定运行;二 是能经受干扰
上次课复习
生产机械运动方程 : TM-TL=J dω/dt （注意各转矩方向与旋转方向的关系） 各种生产机械的特性:
1、恒转矩负载特性； 2、离心式通风机负载特性； 3、直线型负载转矩 4、恒功率负载转矩特性 稳定运行的的条件（TM与TL关系）
2.改变电动机供电电压 n0＝U/KeΦ
这时n0受电压变化而改变，而Δn则因与电 压无关所以不变，特性如图
n n0
T
特点是： 1. 斜率不变，各条特性曲线互相平行； 2. 理想空载转速n0与U成正比； 3. 由于一般要求外加电压不超过额定电压，
所以改变电压时曲线是下移的。
4. 3.改变磁通 5. 由于磁饱和和线圈的原因只能减小Φ。
3.3.2. 所以一般的直流电动机不允许直接
启动
解决方法：在启动时设法限制电枢电流 （1）降压启动使U从小到大逐渐增加到
UN 注:对于降压启动需要电源电压可调。 （2）电枢回路串联电阻启动
3.3.3. 电枢串联电阻启动
（1）单段（串联一级电阻）
当启动时KM断，这时从Tst开始按a变化当 到TL时， KM合，由于n 不能突变，所以 从A到B点产生冲击T比较大，这时，有 较大的Ia和T
机电传动控制课件第1章
计算机控制：
微处理器取代模拟电路作为电动机控制 器，可使电路更简单、实现较复杂的控制 、无零点飘移、控制精度高、可提供人机 交互界面、能多机联网工作等
数字伺服控制：
伺服系统：
是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟 随输入目标值（或给定值）任意变化的自动控制系统。
当今世界伺服驱动的主流及发展方向是交流伺服系统，采 用嵌入式控制器的电动机数字交流伺服系统的出现，使机电 传动控制技术进入了信息化时代
第1章 概述
传动 ——运动的传递
（1）机械传动 （2〕流体传动
第1章 概述
1.1 基本概念：（什么是机电传动？）
生产机械组成： 工作机构、传动机构、 原动机、控制系统。
机电传动：原动机为电 动机时，由电动机通过 传动机构带动工作机构 进行工作。
机电传动系统
“机电传动”部分
包括电动机、电动机和运动部件相互联系的传 动机构及电气控制电路
课程的性质与任务
• 机电一体化技术的主要课程，是以驱动 系统为主导，以控制为主线，将元、器 件与控制系统有机结合的综合性课程。
• 通过本门课程的学习，希望同学们掌握 机电传动系统中主要运用到得元、器件 原理，了解机电传动系统的设计，尤其 是其控制电路设计的主要思路。
（1）成组拖动（初期）：一台电动机拖动一根 天轴，由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产 机械，一旦电动机出了故障，成组生产机械停车。
（2）单电机拖动：一台电动机拖动一 台生产机械，但当一台生产机械的运动 部件较多时，机械传动机构仍十分复杂。
20世纪40-50年代：老式切削机床 现今：一些中小型通用机床，运动部件较少
“机电传动控制”部分
电梯
机电传动系统的任务
第二章 机电传动系统的动力学基础PPT课件
TL/负载转矩
上的转矩
负载旋
L
转
角速度
M电动机轴角速度
c
P
/ L
TL/L
(c传动效率)
PM TLM
TL＝TcL/ML
＝ TL/
cj
(
j速比)
9
五、负载转矩的折算
5.2 直线运动
PM TLM
PL/ F
PM电动机轴功率
F直线运动部件的负载 TL负力载力F在电动机轴上产生
JZ
JM
J1 j12
JL
j
2 L
JM、J1、J L 分别为电动机轴、中间传动轴、生产机械运动轴上的转动惯量；
j1
M 1
电动机轴与中间传动轴之间的速度比；
jL
M L
电动机轴与生产机械运动轴之间的速度比；
M、1、L 分别为电动机轴、中间传动轴、生产机械运动轴的旋转角速度；
制动减速
❖ 当制动减速时，TM的作用方向与n的方向相反， 故TM的符号与n的符号相反，TM取负；而TL的 作用方向与n的方向相反，故TL的符号与n的符 号相同， TL取正。TM、 TL、n的方向如图（b） 所示 .
TM
TL
J
2
60
dn dt
GD 2 375
dn dt
0(减速)
7
四、多轴拖动系统的组成
14
7.3 离心式通风机型负载特性曲线
虚线表示 在有摩擦 负载的实 际情况
TL Cn2 负载转矩与n的 二次方成正比
15
7.4 直线型负载特性曲线
实验室中模拟负 载用的他励电动 机，当励磁电流 和电枢电阻固定 不变时，其电磁 转矩与转速成正 比。
一 二章机电传动
汽车生产线
课程内容
机电液传动控制
*传动
运动的传递（能量）
机电液传动控制
1).传动的分类
（按机械动能传 递方法）
传动
1).传动的分类
（1） 机械传动
传动
1).传动的分类
（1）机械传动
a.齿轮
传动
1).传动的分类
（1）机械传动 a.齿轮
b.杠杆
传动
1).传动的分类
（1）机械传动 a.齿轮b.杠杆
课程内容
机电传动控制：以电动机为原动机 将电能转变为机械能 液压传动控制：以液压泵为原动机 将液压能转变为机械能 气压传动控制
课程内容
机电传动控制：以电动机为原动机 将电能转变为机械能 液压传动控制：以液压泵为原动机 将液压能转变为机械能 气压传动控制：以空气压缩机为原动机 将气压能转变为机械能
a.液压与气压
（3）机电传动 (电力拖动)
1.传动 1).传动的分类 （1）机械传动 （2〕流体传动 （3）机电传动
a.液压与气压
（4）另外还有其它的 传动方式.
注：有时，在一个生产机械中由几种传 动形式联合工作.
课程内容
机电传动控制 液压传动控制 气压传动控制
课程内容
机电传动控制：以电动机为原动机 将电能转变为机械能 液压传动控制 气压传动控制
电机
TM n(ω)
离合器
（a）传动系统图
图2.1单轴拖动系统
(1)当TM=TL 系统运动状态为静态或稳态； (2)当TM≠TL 系统运动状态为动态。
目录 多轴
第二章 机电传动系统的动力学基础
2.1 机电传动系统的运动方程式
一、运动方程式
(2)当TM≠TL 系统运动状态为动态。 n(ω)变化，产生加速度a。 速度变化的大小与系统转动惯量J有关，运动方程式为
机电传动系统动力学基础讲诉课件
提出改善机电传动系统稳定性的措施 ，如优化系统参数和增加阻尼等。
稳定性分析方法
分析机电传动系统的稳定性，包括时 域分析和频域分析等方法。
04
机电传动系统动态响应仿真
仿真软件介绍
ANSYS Maxwell
一款强大的电磁场仿真软件，适 用于电机、发电机、变压器等设
备的电磁场分析。
ADAMS
机械系统动力学仿真软件，可对机 电系统进行运动学和动力学分析。
。
刚体动力学
总结词
研究刚体运动规律的学科
详细描述
刚体动力学是研究刚体运动规律的学 科，主要研究刚体的平动、转动和复 合运动等规律。刚体动力学在机械系 统、机器人、航空航天等领域有着广 泛的应用。
弹性力学基础
总结词
研究弹性物体变形和力的关系的学科
VS
详细描述
弹性力学是研究弹性物体变形和力的关系 的学科，主要研究弹性体的应力、应变和 位移等物理量之间的关系。弹性力学在机 械设计、材料科学、航空航天等领域有着 广泛的应用。
SolidWorks/Adams
用于建立和仿真机电传动系统的机械结构，支持多种优化算法和运 动学分析。
THANKS
感谢观看
分析系统的稳态性能，如电压 、电流、转矩等。
动态分析
分析系统的动态响应特性，如 启动、制动、调速等过程中的 性能表现。
优化设计
根据仿真结果对系统进行优化 设计，提高性能和效率。
故障诊断与预测
通过仿真分析系统可能出现的 故障模式和原因，为实际运行 中的故障诊断和预防提供依据
。
05
机电传动系统优化设计
机电传动系统动力学基础讲诉课件
目录
• 机电传动系统概述 • 机电传动系统动力学基础 • 机电传动系统动态特性分析 • 机电传动系统动态响应仿真 • 机电传动系统优化设计
机电传动系统的动力学基础汇编课件
VS
机电传动系统的闭环控制
在闭环控制中，电动机的转速由控制器间 接控制，而实际转速通过编码器等传感器 进行监控。这种控制方式复杂，但可以对 系统误差进行修正。Leabharlann 机电传动系统的控制性能指标
稳定性
控制系统在受到外部干扰后能够恢复到稳定状态的能力。
快速性
控制系统达到目标状态所需的时间。
准确性
控制系统达到目标状态的精度。
机电传动系统的可靠性设计与分析
01
可靠性评估
对机电传动系统的可靠性进行评 估，包括电机、控制器、传动装 置等关键部件的可靠性。
02
03
可靠性设计
分析方法
根据可靠性评估结果，对系统进 行可靠性设计，包括冗余设计、 容错设计等。
采用故障树分析、概率分析、模 糊分析等方法对机电传动系统的 可靠性进行分析与评估。
03
机电传动系统的控制原理
控制系统的基本概念
控制系统
一个完整的控制系统是由控制器和被控制系统组成的。控制系统是通过改变被控制系统的输入或输出，以使其输出或 状态达到所需的目标或要求。
开环控制
开环控制是一种控制系统，其特点是控制器的输出不会对被控制系统的输入产生影响。开环控制系统简单，但往往精 度不高。
02
机电传动系统的动力学基础
牛顿运动定律与刚体动力学
牛顿运动定律
描述物体运动的基本规律，包括惯性 定律、加速度定律和作用与反作用定 律。
刚体动力学
研究刚体在力作用下的运动和转动的 规律，包括刚体的平动、定轴转动和 定点转动。
机电传动系统的动力学模型
机电传动系统的组成
电动机、减速器、联轴器和负载组成的机电传动系统。
02
航空发动机的特殊要求与技术挑 战
机电传动系统的动力学基础汇编课件
ANSYS
有限元分析软件，可对机电传动系统进行结 构分析和优化。
ADAMS
多体动力学仿真软件，适用于机械系统的运 动学和动力学分析。
SolidWorks
三维建模软件，可用于建立机电传动系统的 三维模型。
感谢您的观看
THANKS
动力传递给机械设备。
02
动力学基础理论
牛顿第二定律
总结词
描述物体运动状态变化与作用力之间 关系的定律。
详细描述
牛顿第二定律指出，物体运动状态的 改变与作用在物体上的力成正比，即 F=ma，其中F表示作用力，m表示物 体的质量，a表示加速度。
动量定理与动量矩定理
总结词
描述物体动量和动量矩变化与作用力之 间关系的定理。
一款强大的电磁场仿真软件，适用于电机、 发电机和变压器等电磁设备的性能预测和优 化。
Simulink
由MathWorks公司开发的动态系统仿真软件，适用 于对机电传动系统进行建模和仿真。
COMSOL Multiphysics
多物理场仿真软件，支持机电耦合场的仿真 ，适用于复杂机电系统的建模和仿真。
机电传动系统动态特性仿真流程
弹性力学是研究弹性物体在外力作用下的变 形和内力的学科。通过分析弹性物体的应力 、应变和应力分布等参数，可以确定弹性物 体的变形规律和稳定性。在机电传动系统中 ，弹性力学基础对于分析传动轴、轴承等弹 性元件的变形和振动具有重要意义。
03
机电传动系统动力学分析
电机动力学分析
电机转子动力学分析
研究电机转子在旋转过程中受到的力 矩和力，以及转子的振动和稳定性。
01
案例一
针对某型电机驱动的机械臂，进 行动态优化设计，提高其运动精 度和稳定性。
有限元分析软件，可对机电传动系统进行结 构分析和优化。
ADAMS
多体动力学仿真软件，适用于机械系统的运 动学和动力学分析。
SolidWorks
三维建模软件，可用于建立机电传动系统的 三维模型。
感谢您的观看
THANKS
动力传递给机械设备。
02
动力学基础理论
牛顿第二定律
总结词
描述物体运动状态变化与作用力之间 关系的定律。
详细描述
牛顿第二定律指出，物体运动状态的 改变与作用在物体上的力成正比，即 F=ma，其中F表示作用力，m表示物 体的质量，a表示加速度。
动量定理与动量矩定理
总结词
描述物体动量和动量矩变化与作用力之 间关系的定理。
一款强大的电磁场仿真软件，适用于电机、 发电机和变压器等电磁设备的性能预测和优 化。
Simulink
由MathWorks公司开发的动态系统仿真软件，适用 于对机电传动系统进行建模和仿真。
COMSOL Multiphysics
多物理场仿真软件，支持机电耦合场的仿真 ，适用于复杂机电系统的建模和仿真。
机电传动系统动态特性仿真流程
弹性力学是研究弹性物体在外力作用下的变 形和内力的学科。通过分析弹性物体的应力 、应变和应力分布等参数，可以确定弹性物 体的变形规律和稳定性。在机电传动系统中 ，弹性力学基础对于分析传动轴、轴承等弹 性元件的变形和振动具有重要意义。
03
机电传动系统动力学分析
电机动力学分析
电机转子动力学分析
研究电机转子在旋转过程中受到的力 矩和力，以及转子的振动和稳定性。
01
案例一
针对某型电机驱动的机械臂，进 行动态优化设计，提高其运动精 度和稳定性。
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6
3.“机电传动控制”课程的性质和任 务
1) 课程性质 该课程是机械类专业的一门必修的专业基础课,是机
电一体化人才所需电知识的驱体.它将电机,电器,继电器 -接触器控制,PLC,电力电子技术,自动调速系统有机地 结合在一起. 2) 课程内容 全书13章,分为5个单元: (1)机电传动系统的动力学基础和过渡过程; (2)电机及继电器-接触器控制系统; (3)可编程序控制器; (4)电力电子技术的基本知识; (5)自动调速系统.
7
3) 课程学习任务 掌握继电器-接触器控制系统的工作原理和元件选择, 掌握PLC的编程方法与应用, 掌握闭环控制系统的工作原理与性能及其应用场所. 了解电力拖动的一般知识, 了解最新电气控制技术在生产机械上的应用.
8
阅读书目:
1.齐占庆主编.机床电气控制技术(第三版).北京:机械 工业出版社.2004年6月.
折算时,可以折算到电动机轴上(高速轴),也可以折 算至低速轴上.
17
旋转运动
直线运动
三轴旋转运动折算至电动机轴上
1.负载转矩的折算
TL
TL/ C
式中,
c -传动效率;
式中,速比
j1
nM n1
jL
nM nL
3.飞轮转矩的折算
GDZ2GDM2GjD 1212GjD L2L2
2.转动惯量的折算
机电传动控制(第三版)
邓星钟 主编
“机电传动控制(第三版)”多媒体课件 湖南理工学院张万奎 2005年
1
整体概况
概况一
点击此处输入 相关文本内容
01
概况二
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02
概况三
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03
2
第1章 概述
机电传动的发展概况; 电气控制系统的发展概况; “机电传动控制”课程的性质和任务.
在上述两个式子中: TM-电动机转矩; TL-负载转矩; J-转动惯量; GD2-飞轮转矩,且
J=1/4(GD2); n-转速;
-角速度.
TM
TL
GD2 375
dn dt
讨论.在上式中:
1)当TM=TL时,n为常 数.dn/dt=0,状态为恒速; 称之为稳态或静态.
2)当TM≠TL时,n为变 数,dn/dt ≠0,状态为加速 或减速;称之为动态.
TL
GD2 375
dn dt
15
思考题
图(a)中,要能提升重 物,必须有TM>TL,系 统加速.
图(b)中,电动机转矩为负, 也是制动转矩,系统减速提 升,直至停止.
16
2.2转矩.转动惯量和飞轮转矩的折算
实际拖动系统一般是多轴传动系统,该系统的运动 方程式,是将其转矩等折算到一根轴上,再按2.1的方法列 出运动方程式.
12
2.系统动态转矩Td
令系统动态转矩:
Td
GD2 375
dn dt
则工程计算式可写为: TM-TL= Td
讨论: 1)当Td=0时,系统为稳态; 2)当Td≠0时,系统为动态:
(1) Td＞0,dn/dt=a＞0, 系统加速;
(2) Td＜0,dn/dt=a＜0, 系统减速. 因此,TM,TL有大小,有方向.
5
电气控制系统的发展概况
3) 可编程序控制器(PLC) 是继电器常规控制技术与微机技术的结合,是一台按
开关量输入的工业控制专用计算机; 具有逻辑运算功能,定时/计数功能,数字运算功能,通
信功能. 4) 计算机数字控制系统 1952年美国出现第一台数控铣床,1958年出现加工中
心,20世纪70年代CNC应用于数控机床和加工中心,80年 代出现了柔性制造系统(FNS); 提高了生产机械的通用性和效率,实现机械加工全盘 自动化.
3
1.机电传动发展的概况
1) 成组拖动 一台电动机---一根天轴---一组生产机械设备 机构复杂,损耗大,效率低,工作可靠性差. 2) 单台电动机拖动 一台电动机---一台设备 当生产机械设备运动部件较多时,机构仍复杂,满足不
了生产工艺要求. 3) 多台电动机拖动 一台专门的电动机---同一台设备的每一个运动部件 机构简单,控制灵活,便于生产机械的自动化. 举例:龙门刨床的刨台,左垂直刀架,右垂直刀架,侧刀架,
13
3.T;
规定:
与n方向相同的TM为
正,与n方向相反的TL为正;
与n方向相反的TM为
负,与n方向相同的TL为负.
举例
例1:列出下图系统的运动方 程式,并说明运动状态.
TM
nn
TM＞TL TL
解:TM与n反向为负,TL与n 反向为正,运动方程如下式; 状态为减速.
了解多轴拖动系统中转矩,转动惯量和飞轮转 矩的折算方法;
了解几种典型生产机械的机械特性;
掌握机电传动系统稳定运行的条件.
10
2.1 机电传动系统的运动方程式
1.单轴机电传动系统运动方程式:
d
TM TL J dt
TM
TL
GD2 375
dn dt
定义式
工程计算式
11
d
TM TL J dt
GD2 dn TM TL 375 dt
14
举例
例2:提升重物过程如左图示, 写出运动方程式.
解:(a)中,提升重物,TM为 正,TL为正,运动方程式为:
TM
TL
GD2 375
dn dt
(b)中,仍为提升重物,
但TM为负,TL为正, 运动方程式为:
思考题:试分析图(a)和图(b)系统的运动状态.
TM
2.陈伯时主编.电力拖动自动控制系统(第三版).北京: 机械工业出版社.2003年8月.
3.程宪平主编.机电传动与控制(第二版).武汉:华中科 技大学出版社.2003年9月.
4.魏炳贵主编.电力拖动基础.北京:机械工业出版 社.2000年8月.
9
第2章 机电传动系统的动力学基础
掌握机电传动系统的运动方程式,用它来分析 机电传动系统的运动状态;
横梁,夹紧机构,都是分别由一台电动机拖动的.
4
2.电气控制系统的发展概况
1) 继电器-接触器控制系统 能对控制对象实现起动,制动,有级调速控制; 结构简单,动作可靠;控制速度慢,控制精度差. 2) 连续控制方式和自动控制系统 20世纪30年代的电机放大机控制,40-50年代的磁放大
器控制和水银整流器控制,1958年以后的晶闸管-直流电 动机无级调速系统,80年代以来的新型电力电子元件-交 流电动机无级调速系统; 控制简单,可靠性高,连续控制,拖动性能好.
3.“机电传动控制”课程的性质和任 务
1) 课程性质 该课程是机械类专业的一门必修的专业基础课,是机
电一体化人才所需电知识的驱体.它将电机,电器,继电器 -接触器控制,PLC,电力电子技术,自动调速系统有机地 结合在一起. 2) 课程内容 全书13章,分为5个单元: (1)机电传动系统的动力学基础和过渡过程; (2)电机及继电器-接触器控制系统; (3)可编程序控制器; (4)电力电子技术的基本知识; (5)自动调速系统.
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3) 课程学习任务 掌握继电器-接触器控制系统的工作原理和元件选择, 掌握PLC的编程方法与应用, 掌握闭环控制系统的工作原理与性能及其应用场所. 了解电力拖动的一般知识, 了解最新电气控制技术在生产机械上的应用.
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阅读书目:
1.齐占庆主编.机床电气控制技术(第三版).北京:机械 工业出版社.2004年6月.
折算时,可以折算到电动机轴上(高速轴),也可以折 算至低速轴上.
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旋转运动
直线运动
三轴旋转运动折算至电动机轴上
1.负载转矩的折算
TL
TL/ C
式中,
c -传动效率;
式中,速比
j1
nM n1
jL
nM nL
3.飞轮转矩的折算
GDZ2GDM2GjD 1212GjD L2L2
2.转动惯量的折算
机电传动控制(第三版)
邓星钟 主编
“机电传动控制(第三版)”多媒体课件 湖南理工学院张万奎 2005年
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
点击此处输入 相关文本内容
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2
第1章 概述
机电传动的发展概况; 电气控制系统的发展概况; “机电传动控制”课程的性质和任务.
在上述两个式子中: TM-电动机转矩; TL-负载转矩; J-转动惯量; GD2-飞轮转矩,且
J=1/4(GD2); n-转速;
-角速度.
TM
TL
GD2 375
dn dt
讨论.在上式中:
1)当TM=TL时,n为常 数.dn/dt=0,状态为恒速; 称之为稳态或静态.
2)当TM≠TL时,n为变 数,dn/dt ≠0,状态为加速 或减速;称之为动态.
TL
GD2 375
dn dt
15
思考题
图(a)中,要能提升重 物,必须有TM>TL,系 统加速.
图(b)中,电动机转矩为负, 也是制动转矩,系统减速提 升,直至停止.
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2.2转矩.转动惯量和飞轮转矩的折算
实际拖动系统一般是多轴传动系统,该系统的运动 方程式,是将其转矩等折算到一根轴上,再按2.1的方法列 出运动方程式.
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2.系统动态转矩Td
令系统动态转矩:
Td
GD2 375
dn dt
则工程计算式可写为: TM-TL= Td
讨论: 1)当Td=0时,系统为稳态; 2)当Td≠0时,系统为动态:
(1) Td＞0,dn/dt=a＞0, 系统加速;
(2) Td＜0,dn/dt=a＜0, 系统减速. 因此,TM,TL有大小,有方向.
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电气控制系统的发展概况
3) 可编程序控制器(PLC) 是继电器常规控制技术与微机技术的结合,是一台按
开关量输入的工业控制专用计算机; 具有逻辑运算功能,定时/计数功能,数字运算功能,通
信功能. 4) 计算机数字控制系统 1952年美国出现第一台数控铣床,1958年出现加工中
心,20世纪70年代CNC应用于数控机床和加工中心,80年 代出现了柔性制造系统(FNS); 提高了生产机械的通用性和效率,实现机械加工全盘 自动化.
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1.机电传动发展的概况
1) 成组拖动 一台电动机---一根天轴---一组生产机械设备 机构复杂,损耗大,效率低,工作可靠性差. 2) 单台电动机拖动 一台电动机---一台设备 当生产机械设备运动部件较多时,机构仍复杂,满足不
了生产工艺要求. 3) 多台电动机拖动 一台专门的电动机---同一台设备的每一个运动部件 机构简单,控制灵活,便于生产机械的自动化. 举例:龙门刨床的刨台,左垂直刀架,右垂直刀架,侧刀架,
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3.T;
规定:
与n方向相同的TM为
正,与n方向相反的TL为正;
与n方向相反的TM为
负,与n方向相同的TL为负.
举例
例1:列出下图系统的运动方 程式,并说明运动状态.
TM
nn
TM＞TL TL
解:TM与n反向为负,TL与n 反向为正,运动方程如下式; 状态为减速.
了解多轴拖动系统中转矩,转动惯量和飞轮转 矩的折算方法;
了解几种典型生产机械的机械特性;
掌握机电传动系统稳定运行的条件.
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2.1 机电传动系统的运动方程式
1.单轴机电传动系统运动方程式:
d
TM TL J dt
TM
TL
GD2 375
dn dt
定义式
工程计算式
11
d
TM TL J dt
GD2 dn TM TL 375 dt
14
举例
例2:提升重物过程如左图示, 写出运动方程式.
解:(a)中,提升重物,TM为 正,TL为正,运动方程式为:
TM
TL
GD2 375
dn dt
(b)中,仍为提升重物,
但TM为负,TL为正, 运动方程式为:
思考题:试分析图(a)和图(b)系统的运动状态.
TM
2.陈伯时主编.电力拖动自动控制系统(第三版).北京: 机械工业出版社.2003年8月.
3.程宪平主编.机电传动与控制(第二版).武汉:华中科 技大学出版社.2003年9月.
4.魏炳贵主编.电力拖动基础.北京:机械工业出版 社.2000年8月.
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第2章 机电传动系统的动力学基础
掌握机电传动系统的运动方程式,用它来分析 机电传动系统的运动状态;
横梁,夹紧机构,都是分别由一台电动机拖动的.
4
2.电气控制系统的发展概况
1) 继电器-接触器控制系统 能对控制对象实现起动,制动,有级调速控制; 结构简单,动作可靠;控制速度慢,控制精度差. 2) 连续控制方式和自动控制系统 20世纪30年代的电机放大机控制,40-50年代的磁放大
器控制和水银整流器控制,1958年以后的晶闸管-直流电 动机无级调速系统,80年代以来的新型电力电子元件-交 流电动机无级调速系统; 控制简单,可靠性高,连续控制,拖动性能好.