机电传动各章习题与解答

各章习题及解答

第2章 习题

2.1说明机电传动系统运动方程式中的拖动转矩、静态转矩和动态转矩的概念。

答：拖动转矩：与机电传动系统转速n方向相同的转矩，既可以是电动机的转矩TM，也可以是负载转矩TL；

静态转矩：即负载转矩TL；

动态转矩：定义为 Td＝TM－TL

2.2从运动方程式怎样看出系统是处于加速的、减速的、稳定的和静止的各种工作状态?

2.3试出以下几种情况下(见题2.3图)系统的运动方程式，并说明系统的运行状态是加速、减速还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向)。

答：(a) Td＝TM－TL＝0， 稳态，匀速 (b) Td＝TM－TL<0， 减速 (c) Td＝－TM－TL<0， 减速 (d) Td＝TM－TL>0， 加速 (e) Td＝－TM－TL<0，减速 (f) Td＝－TM+TL＝0，匀速

2.4多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统?转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则?转动惯量折算为杆么依据折算前后动能不变的原则?

答：1）因为机电传动系统运动方程式是针对单轴拖动系统建立的，为了将该运动方程应用于多轴系统，必须进行折算；

2）因为如果忽略传动损失，传动系统所传递的功率是守恒的，而传递功率P=T?，即与转矩T相关，所以应依据功率不变的原则；

3）同理，根据动能守恒原则，E=1/2J?2=Const，所以应遵守动能不变原则。

2.5为什么低速轴转矩大?高速轴转矩小? 答：根据功率守恒原则，有 PL=PH 而：PL=TL??L

PH=TH??H 因为：?H >?L 故有：TH ?TL

即，低速轴转矩大于高速轴转矩。 也可以按以下方法回答： 在传动系统中，传递效率：

??可得：

PLT??LL PMTM?MTL?TM?M??L＝TMj?

因为：??TMj<1 TL所以：TMj < TL

又因为j>1，所以，TM < TL，即高速轴转矩小于低速轴转矩。

2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多?

1122?JH?H答：根据动能守恒原则，有JL?L

22因为：?H >?L 故有：JH ?JL

GD2而：J?m??

4g2即，低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多。

2.7如图2.5(a)所示，电动机轴上的转动惯量JM＝2.5 kg?m2，转速nM=900r/min；中间传动劫的转动惯量Jl＝2 kg?m2，转速nl＝300r/min；生产机械轴的转动惯量JL=16kg.m2，转速nL＝60r/min。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。

解：已知，JM=2.5kg?m2，nM=900r/min；J1=2 kg?m2，n1=300r/min

JL=16 kg?m2，nL=60r/min 依据，JZ?JM?J1JL?2 j12jL2?900???300??2可求得：JZ?2.5??16?900???60??2=2.5+2/9+16/225=2.79 kg?m2

2.8如图2.3(b)所示，电动机转速nM＝950r/min，齿轮减速箱的传动比j1=j2

＝4，卷筒直径D=0.24m，滑轮的减速比j3＝2，起重负荷力F＝100N，电动机的飞轮转矩GD2＝1.05N·m2，齿轮、滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试求提升速度v和折算到电动机轴上的静态转矩TL以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2Z

已知，nM=950r/min，齿轮减速箱：j1=j2=4，卷筒：D=0.24m；

2滑轮：j3=2，起重负荷力F=100N，电动机飞轮转矩GDM=1.05Nm2，齿轮、滑

轮和卷筒的总效率?=0.83。 求：1) 提升速度v；

2) 折算到电动机轴上的静态转矩TL

23) 折算到电动机轴上GDZ

解：1) 参考题图，可知重物提升的速度取决于滑轮的转速，易知：

nHL?nM950＝29.7r/min ?j1j2j34?4?2所以：v??DnHL60?3.1415?0.24?29.7＝0.37m/s

602) 根据TL?9.55Fv/(?CnM)，可求得

TL?9.55?100?0.37=0.45N?m

0.83?9502Z2M2GD12GDLGv2?2?3652 3) 根据GD?GD?2j1jLnM对匀速运动的负载而言，可求得G=mg=F＝100N

将中间减速器的GD2按一定比例折算，即：

2GDLGv2GD??GD?2?3652

jLnM2Z2M取?＝1.2

100?0.242100?0.372GD?1.2?1.05??365?＝1.27 Nm2 22950?4?4?2?2Z2.9 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载? 答：可分为反抗负载与位能负载；

2.10 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点? 答：反抗静态转矩也称摩擦转矩，是因摩擦、非弹性体的压缩、拉伸与扭转 等作用所产生的负载转矩，反抗转矩方向与运动方向始终相反，总是阻碍运动。 位能静态转矩是由物体的重力和弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩。位能转矩的作用方向恒定，与运动方向无关。

2.11在题2.1l图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点?；哪些不是?

解：根据机电传动系统稳定运行的条件，a、b、c、d、e都有交点，但在干扰消除后，有

a) n1TL； n2>nN时，TMTL； n2>nN时，TMTL； n2>nN时，TMTL； n2>nN时，TM>TL；不符合稳定条件 e) n1TL； n2>nN时，TM

所以

a, b, c ,e 均为稳定平衡点，而d 不是。

第3章习题

3.1 为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？

答：转子在定子磁场中旋转，会产生涡流和磁滞损耗，采用硅钢片材料，可以减少磁滞损耗，而用硅钢片叠压，则可以减小涡流。

3.2 并励直流发电机正转时可以自励，反转时能否自励？为什么？

答：反转时不能自励。这是因为此时感生电势所产生的磁场方向与剩磁的磁场方向相反，根据直流发电机的启动条件，这两个磁场的方向相同才能自励，相反则不能自励。

3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩TL=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这时拖动系统中那些量必然要发生变化？

答：改变电枢电压，U?，则n ?；但稳定运行：T=TL TL=C；?不变，?I=T/(k?)，不变。 改变附加电阻，R?，则n ?；同样，稳定运行T=TL =C，此时，?不变，?I=T/(k?)，不变。