机电传动控制(第四版_邓星钟)课后答案.pdf )

### 机电传动控制知识点解析 #### 一、机电传动系统的基本概念 机电传动控制系统是现代工业自动化领域的重要组成部分，涉及电力电子技术、自动控制理论、机械传动原理等多个学科的交叉应用。《机电传动控制》（第四版_邓星钟）作为专业教材，深入探讨了机电传动系统的动力学基础、电机及其控制、传动系统分析与设计等内容，是学习和研究机电一体化系统设计与控制的基础读物。 #### 二、动力学基础与工作状态识别 1. **拖动转矩、静态转矩和动态转矩的概念** - 拖动转矩：由电动机产生的转矩，用于克服负载转矩，使生产机械运转。 - 静态转矩：生产机械在静止或匀速运动时，由外部负载引起的转矩。 - 动态转矩：动态过程中拖动转矩与静态转矩的差值，反映了系统加速或减速的能力。 2. **系统工作状态的判断** - 加速状态：当拖动转矩大于静态转矩（`TM - TL > 0`），系统加速。 - 减速状态：当拖动转矩小于静态转矩（`TM - TL < 0`），系统减速。 - 稳态（静态）状态：拖动转矩等于静态转矩（`TM - TL = 0`），系统处于匀速或静止状态。 #### 三、系统运动状态分析 通过具体实例分析，理解不同转矩条件下系统的运动状态，如加速、减速或匀速，有助于在实际设计中准确预测和控制传动系统的动态行为。 #### 四、多轴系统折算原理 1. **折算至单轴的目的** - 为简化多轴传动系统的分析与计算，需将其折算至单轴，便于建立统一的动力学模型。 - 高转速的电动机与低转速的生产机械之间通常通过减速机构连接，折算确保了系统整体的动力学一致性。 2. **转矩折算原则** - 转矩折算遵循功率不变原则，即折算前后系统传递的功率保持一致。 3. **转动惯量折算原则** - 转动惯量折算基于动能不变原则，确保折算前后系统的总动能相等，符合能量守恒定律。 #### 五、转矩与转速的关系 低速轴转矩大、高速轴转矩小的现象，源于功率（`P = Tω`）在不同转速下的分配。当转速降低，为了保持功率不变，转矩必须相应增大。 #### 六、GD²参数的意义 GD²（飞轮惯量）是衡量传动系统惯性的关键指标，对于低速轴，由于转速较低，GD²相对较大，表明其对系统动态响应的影响更为显著。 #### 七、等效转动惯量计算 折算至电动机轴的等效转动惯量计算，体现了系统整体惯性特性的综合反映，是分析系统动态性能的重要参数。 #### 八、复杂系统分析示例 针对包含减速器、滑轮、卷筒等组件的复杂传动系统，通过计算提升速度、静态转矩及折算后的GD²，展现了系统设计与分析的综合性方法。 #### 九、负载类型分类 生产机械根据其运动受阻力性质的不同，可以分为恒转矩型、离心式通风机型、直线型、恒功率型四种主要负载类型，每种类型具有特定的机械特性，影响着传动系统的设计与选择。 #### 十、静态转矩的性质与特点 反抗静态转矩和位能静态转矩的区别在于其对系统运动的影响方式。反抗转矩始终阻碍运动，而位能转矩则取决于系统运动方向，可能阻碍也可能促进运动。 #### 十一、直流电机的结构与特性 1. **直流电机转子结构** - 使用表面有绝缘层的硅钢片叠加，是为了减少电涡流效应，降低能量损耗。 2. **并励直流发电机自励条件** - 正转时可以自励，反转时因励磁电流产生的磁场与剩余磁场方向相反，无法形成自励。 3. **他励直流电动机的运行状态** - 当电枢电压或附加电阻变化时，稳定运行状态下的电枢电流大小不会改变，但会影响电机的转速和输出扭矩，进而影响整个拖动系统的动态性能。 以上解析涵盖了《机电传动控制》（第四版_邓星钟）课后习题中提及的关键知识点，旨在深化对机电传动控制系统理论与实践的理解。