机械特性

机械特性的名词解释引言：机械特性是指材料或构件在受力的作用下所表现出的力学性能。

在工程设计和制造中，准确理解和评估材料的机械特性对于确保产品的质量和安全至关重要。

本文将对常见的机械特性进行解释和说明，以便读者更好地理解这些概念的意义和应用。

强度：强度是材料抵抗外力作用下发生形变或破坏的能力。

强度可以分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度和抗剪强度等。

屈服强度是材料在受力时开始产生明显塑性变形的应力值。

抗拉强度是指材料在拉力作用下破坏的最大应力值。

抗压强度则是指材料在受到压力时破坏的最大应力值。

抗剪强度是指材料在受到切割作用时破坏的最大应力值。

韧性：韧性是材料在拉伸或其他形变作用下能够吸收能量的能力。

通常情况下，韧性与强度具有一定的关联，具有较高强度的材料往往也具备较高的韧性。

韧性取决于材料的化学成分、冶炼工艺和晶体结构等因素。

衡量材料韧性的常用指标有冲击韧性和断裂韧性。

硬度：硬度是材料抵抗表面穿透或划伤的能力。

硬度与材料的化学成分、结晶结构和处理工艺等因素密切相关。

常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。

硬度测试结果能够提供材料表面的强度信息，对于材料的选择和使用具有重要的指导作用。

弹性：弹性是指材料在受力后可以恢复初始形状和尺寸的能力。

弹性是诸多机械特性中的一个基本性质。

弹性行为符合胡克定律，即应力与应变呈线性关系。

弹性模量是描述材料弹性特性的重要参数，也被称为杨氏模量或切变模量。

弹性模量是衡量材料抵抗形变的能力，对于弹性体的设计和应用具有重要的指导意义。

塑性：塑性是指材料在受力过程中发生形变并能够保持新的形状和尺寸的能力。

与弹性相比，材料的塑性形变是永久性的。

塑性在金属材料的加工过程中起到重要的作用，如锻造、轧制和拉伸等。

材料的塑性取决于其晶体结构、晶粒尺寸和加载速率等因素。

疲劳：疲劳是指材料在反复加载下发生逐渐积累的微小损伤，最终导致失效的现象。

疲劳失效一般发生在应力远远低于其屈服强度或破坏强度的情况下。

第六章三相异步电动机的电力拖动§6-1 三相异步电动机的机械特性机械特性是指电动机转速n与转矩T之间的关系，一般用曲线表示。

欲求机械特性，先求T与n的数学关系式，称为机械特性表达式。

有三种表达式：一。

三相异步电动机机械特性的三种表达式（一）物理表达式此式清楚表明了T和、cos之间的关系，虽然、cos与n密切有关，但不能清楚反映T与n的关系。

（二）参数表达式电磁转矩由异步电动机的近似等效电路，得代入T的公式，即得参数表达式考虑到n=(1－s)n0，，即可由此式绘出异步电动机的机械特性曲线n=f(T)，如图6－1所示。

机械特性的参数表达式为二次方程，电磁转矩必有最大值，称为最大转矩T m。

将表达式对s求导，并令，可求出产生最大转矩T m时的转差率S m图6－1机械特性曲线S m称为临界转差率。

代入T的公式则可得T m的公式式中正号对应于电动机状态，负号适用于发电机状态。

一般，故可得近似公式可见：（1）当电动机参数和电源频率不变时，T m ，而S m与U X无关；（2）当电源电压和频率不变时，S m和T m近似与（X1＋）成反比；（3）增大转子回路电阻，只能使S m相应增大，而T m保持不变。

最大转矩T m与额定转矩T N之比称为过载倍数，也称过载能力，用K T表示：一般异步电动机K T＝1.8～3.0。

对于起重冶金机械用的电动机，可达3.5。

异步电动机起动时，n＝0，s＝1，代入参数表达式，可得起动转矩的公式由此式可知，对绕线式异步电动机，转子回路串接适当大小的附加电阻，能加大起动转矩T st，从而改善起动性能。

对于鼠笼式电动机，不能用转子串电阻的方法改善起动转矩，在设计电动机时就要根据不同负载的起动要求来考虑起动转矩的大小。

起动转矩T st与额定转矩T N之比，称为起动转矩倍数K st：K st＝一般电动机K st＝1.0～2.0，对于起重冶金机械用的电动机为2.8～4.0。

（三）实用表达式参数表达式在理论分析时很有用，但定、转子参数在产品目录中找不到，使用起来不方便。

机械特性指的是动力力矩（或者动力）与速度的关系；如果阻力矩增大，这时动力力矩也随之增大，速度却不减小，保持恒速，就是机械硬特性；我们常用的异步电机，是机械硬特性，俗称恒速电机，机械特性曲线是一条水平下降的直线；如果阻力矩增大，这时动力力矩也随之增大，速度也随之减小，不能保持恒速，就是机械软特性；电机的机械软特性，原理就是大家常说的恒功率调速，电机的输出功率一定时，既：功率=转矩×转速，出力小时，速度会增大，出力大时，速度会减小；举例说：1）大家自驾车在高速公路上，如果遇到上坡路时，会减速，平路时会加速；2）又例如坐火车时，大家发现火车爬坡时，也会减速以增大爬坡时需要的大的牵引力；3）又例如，大家使用的手电钻，空开时，听到转速很高，重载钻时速度一下就降下来，因为他要使劲克服阻力；不管是直流还是交流调速系统，“电流闭环”调速时，机械特性为软特性！不管是直流还是交流调速系统，“速度闭环”调速时，机械特性为硬特性！加工机械，有时需要机械硬特性，有时需要软特性；钻，就需要机械软特性，机械硬特性就折钻头；切削，就需要机械硬特性，恒速，不留痕。

伺服电流闭环控制时，其机械特性为软特性：1）负载增大时，电流要增大，这时速度会减小，保持电流不变；2）负载减小时，电流要减小，这时速度会增大，保持电流不变；伺服速度闭环控制时，其机械特性为硬特性：1）负载增大时，这时速度要减小，增大力矩，保持速度不变；2）负载减小时，这时速度会增大，减小力矩，保持速度不变；异步电机的机械特性是硬特性，如果变频器调速控制异步电机时，电流闭环控制时，机械特性是软特性。

1）“电流闭环”，就是电流恒定；2）当负载增大时，就是阻力矩增大时，转子转速要降低，转差要增大，电流要增大，频率调节器调节输出频率下降，即转差不变，电流不变，转速降低；3）当负载减小时，就是阻力矩减小时，转子转速要升高，转差要减小，电流要减小，频率调节器调节输出频率上升，即转差不变，电流不变，转速升高；普通电机的特性是软特性，负载轻时转速高，转速能高到那里去？是有限的，不是无限的！对于机械硬特性的异步电机，速度几乎是恒速的，空载转速也不会高！用变频器的“电流闭环控制”可以获得机械软特性；用变频器的弱磁调速，既恒功率调速，不是机械软特性，是负载的性质：1）例如风机、水泵，转速高时，转矩是增加的，不适宜变频弱磁调速，这就说明变频器的弱磁调速，不是机械软特性的概念；2）如果负载的性质是，转速高，转矩小，成反比，那么这个负载才可以进入变频弱磁调速，否则是不允许的！可以根据额定功率计算转速和转矩，然后根据负载的性质确定是否允许弱磁调速；2、也就是说，变频调速时，不是随意可以进入弱磁调速，必须是负载机械特性既转矩与速度的关系所允许的；3、否则，进入弱磁调速的结果是过载、过流，电机、变频将过流、过载保护或损坏！。

直流电动机的机械特性直流电动机是一种常用的机电一体化设备，其被广泛应用于各个领域中。

本文将会介绍直流电动机的机械特性以及其对电机性能的影响。

机械特性在直流电动机中，机械特性包括以下几方面：转矩-转速特性转矩-转速特性是描述直流电动机机械性能的一项基本参数。

在电动机工作过程中，其所能输出的最大转矩随着转速的升高而逐渐降低。

这是因为当电动机转速越来越快时，铁芯和电涡流产生的反磁场会减弱，从而导致电动机所能输出的最大功率下降。

负载特性负载特性是指在不同负载下电机的输出特性。

电动机工作时，其常常需要承受较大的负载。

在负载下，电机输出的功率与输出的转矩有直接的关系，因此负载特性也是衡量电机性能的重要指标。

稳态和瞬态特性电动机的稳态和瞬态特性是描述电机工作状态的两个重要参数。

稳态特性是指电机在稳定状态下的运作特性，而瞬态特性则是指电机在启动、停止和加速等瞬态过程中的运作特性。

机械特性对电机性能的影响电动机的机械特性对其性能的影响十分显著。

其中，转矩-转速特性对电机的负荷能力、效率和稳定性都有影响。

转矩-转速特性可以用动态转矩方程来描述，在实际应用中可以根据负载情况来调整电机的运行状态，以保证其在不同负载下的运行稳定性。

另外，稳态和瞬态特性对电机的启动、停止和加速等过程有直接的影响。

在启动过程中，电机可能会受到较大的起动电流，从而导致电机元件的过载。

在停止过程中，电机可能会产生反电动势，导致能量无法全部释放，影响到电机的效率。

因此，在电机的设计过程中需要充分考虑机械特性对电机性能的影响，以使其性能更加优越。

直流电动机的机械特性是描述其工作性能的一个重要因素。

转矩-转速特性、负载特性以及稳态和瞬态特性等机械特性对电机的性能和效率都有显著的影响。

在电机设计和应用中，我们需要充分考虑这些特性的影响，以保证电机的稳定性、负荷能力和实用性。

生产机械的‎机械特性同一转轴上‎负载转矩与‎转速之间的‎函数关系，称为生产机‎械的机械特‎性。

即n=f(T L)。

不同类型的‎生产机械在‎运动中受阻‎力的性质不‎同，其机械特性‎曲线的形状‎也有所不同‎，大体上可以‎归纳为以下‎几种典型的‎机械特性。

一、恒转矩型机‎械特性此类机械特‎性的特点是‎负载转矩为‎常数，如图2.4所示。

属于这一类‎的生产机械‎有提升机构‎、提升机的行‎走机构、皮带运输机‎以及金属切‎削机床等。

依据负载转‎矩与运动方‎向的关系，可以将恒转‎矩型的负载‎转矩分为反‎抗转矩和位‎能转矩。

反抗转矩也‎称摩擦转矩‎，是因摩擦、非弹性休的‎压缩、拉伸与扭转‎等作用所产‎生和负载转‎矩，机床加工过‎程中切削所‎产生的负载‎转矩就是反‎抗转矩。

反抗转矩的‎方向恒与运‎动方向相反‎，运动方向发‎生改变时，负载转矩的‎方向也会随‎着改变，因而它是阻‎碍运动的。

按关于转矩‎正方向的约‎定可知，反抗转矩恒‎与转速n取‎相同的符号‎，即n为正方‎向时TL为‎正，特性曲线在‎第一象限；n 为反方向‎时TL为负‎，特性曲线为‎第三象限，如图2.4所示。

位能转矩与‎摩擦转矩不‎同，它是物体的‎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，卷扬机起吊‎重物时重力‎所产生的负‎载转矩就是‎位能转矩。

位能转矩的‎作用方向恒‎定，与运动方向‎无关，它在某方向‎阻碍运动，而在相反方‎向便促进运‎动。

卷扬机起吊‎重物时由于‎重力的作用‎方向永远向‎着地心，所以，由它产生的‎负载转矩永‎远作用在使‎重物下降的‎方向，当电动机拖‎动重物上升‎时，TL 与n 方‎向相反；而当重物下‎降时，TL 则与n ‎方向相同。

不管n 为正‎向还是反向‎，反抗转矩T ‎L 和符号总‎是正的；位能转矩T ‎L 的符号则‎有时为正，有时为负。

二、离心式通风‎机型机械特‎性这一类型的‎机械是按离‎心力原理工‎作的，如离心式鼓‎风机、水泵等，它们的负载‎转矩TL 与‎n 的平方成‎正比，即T L =Cn 2，C 为常数，如图2.5所示。

直流电动机机械特性直流电动机是一种广泛应用于工业领域的电动机，其机械特性对于在实际工程中使用起着至关重要的作用。

本文将介绍直流电动机的机械特性，包括其基本结构、工作原理、性能参数以及特性曲线等内容。

基本结构直流电动机主要由定子、转子、换向器、电刷、轴承等部件组成。

定子是固定的部件，包括定子铁心、定子绕组等；转子是旋转的部件，包括转子铁心、励磁绕组等；换向器用于改变电流方向，使电机正常运转；电刷与换向器配合使用，传递电流到转子绕组上；轴承则支撑转子的转动。

直流电动机的工作原理是利用电磁感应的原理，当电流通过转子绕组时，会在空间产生磁场，与定子的磁场相互作用产生转矩，推动转子旋转，从而实现电动机的工作。

性能参数直流电动机的性能参数主要包括额定电压、额定功率、额定转速、额定电流、效率等。

其中，额定功率是指电动机在额定电压、额定电流条件下所能输出的功率；额定转速是指电动机在额定电压下转动的转数；效率则是指电动机输出功率与输入功率之比。

特性曲线直流电动机的特性曲线包括转矩-转速曲线和效率-输出功率曲线。

转矩-转速曲线表示在不同负载下电动机的转子转速和输出转矩的关系，通常转矩与转速呈线性关系；效率-输出功率曲线则表示在不同输出功率下电动机的效率变化情况，一般在额定功率附近效率最高。

直流电动机广泛应用于各种机电设备中，包括传送机械、起动机、升降机、风机等，其机械特性对于实现各种功能起着关键作用。

结论直流电动机的机械特性是其性能的重要指标，了解并掌握电机的特性对于工程设计、运行维护等都有着重要的意义。

通过本文的介绍，相信读者对直流电动机的机械特性有了更深入的了解。