华中科大机电传动控制课后习题答案解析郝用兴
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机电传动控制课后习题答案《第五版》习题与思考题第⼆章机电传动系统的动⼒学基础2.1说明机电传动系统运动⽅程中的拖动转矩,静态转矩和动态转矩。
拖动转矩是由电动机产⽣⽤来克服负载转矩,以带动⽣产机械运动的。
静态转矩就是由⽣产机械产⽣的负载转矩。
动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。
2.2从运动⽅程式怎样看出系统是处于加速,减速,稳态的和静态的⼯作状 ^态。
TM-TL>0说明系统处于加速,TM-TLvO说明系统处于减速,TM-TL=0说明系统处于稳态(即静态)的⼯作状态。
2.3试列出以下⼏种情况下(见题2.3图)系统的运动⽅程式,并说明系统的运动状态是加速,减速,还是匀速?(图中箭头⽅向表⽰转矩的实际作⽤⽅向)系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速TM< TLTM-TLvO说明系统处于减速。
TM-TLvO 说明系统处于减速T M>T LT L T MT M=T L系统的运动状态是减速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?转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则?因为许多⽣产机械要求低转速运⾏,⽽电动机⼀般具有较⾼的额定转速。
这样,电动机与⽣产机械之间就得装设减速机构,如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆,⽪带等减速装置。
所以为了列出系统运动⽅程,必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到⼀根轴上。
转矩折算前后功率不变的原则是P=T? , p不变。
转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5J?2 2.5为什么低速轴转矩⼤,⾼速轴转矩⼩?因为P= T w ,P不变3越⼩T越⼤,3越⼤T越⼩。
2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD⽐⾼速轴的GD⼤得多?因为P=T w, T⼆G?&375. P= 3 G?⽩375. ,P 不变转速越⼩GD越⼤, 转速越⼤GD越⼩。
2.7 如图2.3 ( a)所⽰,电动机轴上的转动惯量J M=2.5kgm2,转速n M=900r/min;中间传动轴的转动惯量j L=16kgm转速n L=60r/min。
机电传动控制课后习题答案机电传动控制课后习题答案机电传动控制是现代工程中的重要学科,它涉及到机械、电气、电子等多个领域的知识。
学习这门课程需要掌握一定的理论知识,并能够运用所学知识解决实际问题。
为了帮助同学们更好地理解和掌握机电传动控制,下面将给出一些常见习题的答案,供大家参考。
习题一:什么是机电传动控制?答案:机电传动控制是指利用电气、电子等技术手段对机械传动系统进行控制的过程。
它通过控制电机、传感器、执行器等设备的工作状态,实现对机械传动系统的运动、力、速度等参数的控制。
习题二:机电传动控制的应用领域有哪些?答案:机电传动控制广泛应用于各个领域,如工业自动化、机器人技术、航空航天、交通运输等。
在工业自动化中,机电传动控制可以实现生产线的自动化操作;在机器人技术中,机电传动控制可以实现机器人的运动和操作;在航空航天领域中,机电传动控制可以实现飞机、航天器等的运动控制。
习题三:机电传动控制系统的组成部分有哪些?答案:机电传动控制系统主要由电机、传感器、执行器、控制器等组成。
电机负责提供动力,传感器负责感知系统的状态和参数,执行器负责执行控制指令,控制器负责控制系统的运行。
习题四:机电传动控制系统的工作原理是什么?答案:机电传动控制系统的工作原理是通过控制器对电机、传感器、执行器等设备进行控制,实现对机械传动系统的运动、力、速度等参数的控制。
控制器接收传感器反馈的信号,根据设定的控制算法计算出控制指令,然后将控制指令发送给执行器,执行器根据控制指令对机械传动系统进行控制。
习题五:机电传动控制系统的优势是什么?答案:机电传动控制系统具有以下优势:1. 精确控制:机电传动控制系统可以实现对机械传动系统的精确控制,提高系统的运动精度和稳定性。
2. 自动化操作:机电传动控制系统可以实现机械传动系统的自动化操作,提高生产效率和产品质量。
3. 灵活性:机电传动控制系统可以根据不同的需求进行灵活调整,适应不同的工作环境和工作条件。
机电传动控制习题解答机械工程学院郝听玉习题集及解答第1章概述1- 1什么是机电传动控制?机电传动与控制的发展各经历了哪些阶段?答:从广义上讲,机电传动控制就是要使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化;具体地讲,就是以电动机为原动机驱动生产机械,将电能转变为机械能,实现生产机械的启动、停止及调速,满足各种生产工艺过程的要求,实现生产过程的自动化。
因此,机电传动控制,既包含了拖动生产机械的电动机,乂包含了控制电动机的一整套控制系统。
例如,一些精密机床要求加工精度达白分之几毫米,甚至几微米,重型鲤床为保证加工精度和控制粗糙度,要求在极慢的稳速下进给,即要求在很宽的范围内调速;轧钢车间的可逆式轧机及其辅助机械,操作频繁,要求在不到一秒钟时间内就得完成从正转到反转的过程,即要求能迅速地启动、制动和反转;对丁电梯和提升机则要求启动和制动平稳、并能准确地停止在给定的位置上;对丁冷、热连轧机以及造纸机的各机架或分部,则要求各机架或各分部的转速保持一定的比例关系进行协调运转;为了提高效率,由数台或数十台设备组成的生产自动线,要求统一控制和管理。
诸如此类的要求.都是靠电动机及其控制系统和机械传动装置来实现的。
它主要经历了四个阶段:最早的机电传动控制系统出现在20世纪韧,它仅借助丁简单的接触器与继电器等控制电器,实现对控制对象的启动、停车以及有级调速等控制,它的控制速度慢,控制精度差,30年代出现了电机放大机控制,它使控制系统从断续控制发展到连续控制,连续控制系统可随时检查控制对象的工作状态,并根据输出且与给定量的偏差对控制对象进行自动调整,它的快速性及控制精度都大大超过了最初的断续控制,并简化了控制系统,减少了电路中的触点,提高了可靠性,使生产效率大力提高;40年代〜50年代出现了磁放大器控制和大功率可控水银整流器控制;可时隔不久,丁50年代末期出现了大功率固体可控整流元件一一晶闸管,很快晶闸管控制就取代了水银整流器控制,后乂出现了功率晶体管控制,由丁晶体管、晶闸管具有效率高、控制特性好、反应快、寿命长、可靠性高、维护容易、体积小、重量轻等优点,它的出现为机电传动自动控制系统开辟了新纪元;随着数控技术的发展,计算机的应用特别是微型计算机的出现和应用,乂使控制系统发展到一个新阶段一一采样控制,它也是一种断续控制,但是和最初的断续控制不同,它的控制间隔(采样周期)比控制对象的变化周期短得多,因此,在客观上完全等效丁连续控制,它把晶闸管技术与微电子技术、计算机技术紧密地结合在一起,使晶体管与晶闸管控制具有强大的生命力。
机电传动控制课后习题答案完整版 习题与思考题第二章 机电传动系统的动力学基础2.1从运动方程式怎样看出系统是加速的、减速的、稳定的和静止的各种工作状态?答:运动方程式:T d >0时:系统加速; T d =0 时:系统稳速;T d <0时,系统减速或反向加速。
2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速,减速,稳态的和静态的工作状态。
TM-TL>0 说明系统处于加速, TM-TL<0 说明系统处于减速, TM-TL=0 说明系统处于稳态 (即 静态)的工作状态。
2.3 试列出以下几种情况下系统的运动方程式,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)dtd JT T L M ω=-答:a匀速,b减速,c减速,d加速,e减速,f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?转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则?答:在多轴拖动系统情况下,为了列出这个系统运动方程,必须先把各传动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。
由于负载转矩是静态转矩,所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。
由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统动能有关,所以可根据动能守恒原则进行折算。
2.5 为什么低速轴转矩大?调速轴转矩小?答:忽略磨擦损失的情况下,传动系统的低速轴和调速轴传递的功率是一样的,即P1=P2而P1=T1ω1,P2=T2ω2.所以T1ω1=T2ω2,当ω1>ω2时, T1<T2 .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?答:因为低速轴的转矩大,所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮等零件尺寸大,质量也大,所以GD2大,而高速轴正好相反。
2.7 如图所示,电动机轴上的转动惯量JM=2.5kg.m2,转速nM=900r/mim;中间传动轴的转动惯量J1=2kg.m2,转速n1=300r/mim;生产机械轴的惯量JL=16kg.m2,转速nL=60r/mim。
习题与思考题第二章机电传动系统的动力学基础2.3 试列出以下几种情况下(见题2.3图)系统的运动方程式,并说明系统的运动状态是加速,减速,还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向)TMTLTM=TLTM< TLTM-TL>0说明系统处于加速。
TM-TL<0 说明系统处于减速T M T L T M T LT M> T L M>L系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速T M T L T T LT M= T L T M= T L系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.3 如图2.3(a)所示,电动机轴上的转动惯量J M=2.5kgm2, 转速n M=900r/min; 中间传动轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。
试求折算到电动机轴上的等效专惯量。
折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm23.4一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T L=常数,当电枢电压附加电阻改变时,能否改变其运行其运行状态下电枢电流的大小?为什么?这是拖动系统中那些要发生变化?T=K tφI a u=E+I a R a当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.3.5 一台他励直流电动机在稳态下运行时,电枢反电势E= E1,如负载转矩T L=常数,外加电压和电枢电路中的电阻均不变,问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后,电枢反电势将如何变化? 是大于,小于还是等于E1?T=I a K tφ, φ减弱,T是常数,I a增大.根据E N=U N-I a R a ,所以E N减小.,小于E1.3.7 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下:P N=7.5KW, U N=220V, n N=1500r/min, η=88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。