电机原理及拖动第4版习题及答案（边春元）第二章思考与习题解答.pdf

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1、思考与习题解答2-1 什么是电力拖动系统？包括哪几部分？都起什么作用？举例说明。答：电力拖动系统包括以下五个部分(1)电源：为拖动系统提供能源；(2)电动机：拖动系统的动力设备；(3)传动机构：将机能量传递给工作机械；(4)工作机构：完成生产工艺要求的设备；(5)控制设备：根据工艺要求，向电动机发出各种指令。2-2电力拖动系统运动方程式中T,7；及的正方向是如何规定的？如何表示它们的实际方向？答：电磁转矩T 与电机转向一致为正方向；负载转矩TL 与电磁转矩方向相反为正方向；电机转速n 与电磁转矩方向一致为正方向。它们的实际方向，可以根据参考方向加正负号来表示。2-3 试说明GD2与J的概念。它

2、们之间有什么关系？答：J是系统转动惯量，是物体绕固定轴旋转时惯性的度量；G D?是系统飞轮力矩，是转动部分重力与回转直径平方的乘积，作为一个整体参数代替转动惯量J进行工程计算，它们力2之间的关系是：J4 g2-4 从运动方程式如何看出系统是处于加速，减速，稳速或静止等运动状态？答：运动方程式T-”兹，T-TL=T,当 Td X)时系统加速；当 Td O时系3 75 dt统减速，当 Td=O 时系统稳速或静止。2-5 在一个单轴拖动系统中，怎样判断系统贮存的动能是增加还是减少？答：系统动能变化由T Q 和 Ti。共同决定，当 和 Q 方向相同时，如果Q 增加则系统动能增加；反之，若 Q 减小则系

3、统动能减小。2-6 多轴拖动系统为什么要折算成等效单轴系统？答：研究多轴拖动系统的运动时，要对每根轴单独写出运动方程联立求解得出拖动系统的运动状态很繁琐，为简化分析计算，将多轴系统折算为等效单轴系统，再按单轴拖动系统的运动方程式来分析。2-7 把多轴电力拖动系统折算为等效单轴系统时负载转矩按什么原则折算？各轴的飞轮力矩按什么原则折算？答：负载转矩折算原则是：折算前后传递的负载功率不变；飞轮力矩的折算原则是：系统总动能不变。2-8什么是动态转矩？它与电动机的负载转矩有什么区别和联系？答：动态转矩是电磁转矩与负载转矩之差；当它大于零时说明负载转矩小于电机轴输出转矩。动态转矩用来克服拖动系统由转动惯

4、量引起的惯性，使是电动机转速发生变化。当系统进入稳定运行状态时动态转矩即为零。2-9负载的机械特性有哪几种主要类型？各有什么特点？答：主要有反抗性负载和位能性负载。反抗性负载转矩在任何时候都与电机转向相反;位能负载转矩方向始终不变。2-1 0试求出某拖动系统（教 材57页，图2-1 3）以1，/的加速度提升重物时，电动机应产生的电磁转矩 折算到电动机轴上的负载转矩 ”=1 95N.m,折算到电动机轴上的系统（包括卷筒）转动惯量J=2奴,卷筒直径D=0.4 m,减速机的速比j=2.57.计算时忽略电动机的空载转矩。解：设物体提升速度V.卷筒线速度 v=2 v，则 包dt=2 电 =2a=2 m

5、l s1dt卷 筒 转 速 ,“=口，则 也dt60 dv 60=-=-z.7lD dt 7lD电动机转速 n=jnm,dn贝 I I =dt/%=2.57x 95.5/sdtT =T+也也;绅3 75 dt,4 x 9.81 x 2=1 95+-x 2 4 5.4 =246 N -m3 75答：忽略空载转矩时，电动机应产生2 4 6N m电磁转矩。2-1 1试求 图2-1 4所 示（教 材5 7页）拖动系统提升或下放罐笼时，折算到电动机轴上的等效负载转矩以及折算到电动机上的拖动系统升降运动部分的飞轮力矩，已知罐笼的质量也=3 0 0依，重 物 的 质 量m=1 0 0 0依，平 衡 锤 的

6、质 量，%=60 0依，罐笼 提 升 速 度v,=1.5m/5,电动机的转速 =980 r/m i n，传 动 效 率%=0.85。传动机构及卷筒的飞轮力矩略而不计。解：（1）根据折算后功率不变原则：工 呻Q =G,/m考虑传动效率有：Z”,0=9.55G,“二其中：n为电动机转速980 r/m i n合成后负载重力 G,“=(?+加一勺,)g=(3 0 0 +1 0 0 0 -60 0)x 9.81 =6867N折算到电动机轴上 Tniea=9.55G,上=9.55x 6867 =1187V-mM mi，980 x0.85(2)根据折算前后系统动能不变原则，升降部分折算到电机轴上等效飞轮力矩

7、G),L=365G,”(%了 =365 x 6867 x()2=5.87N m2miq n 9802-1 2 如图2-5所示的龙门刨床，已知切割力工厂2 0 0 0 N。切削速度匕,=1 0 m/m i n,传动效率0=0.8,工作台质量加7=3 0 0 0 烟，工件质量肛.=60 0 处,工作台与导轨之间的摩擦系数=0.1;齿轮 8 的直径 4=50 0 m m；传动齿轮的齿数为 Z =1 5,Z2=4 7,Z3=2 2,Z4=58,Z5=1 8,Z6=58,Z7=1 4,Zg=46;齿 轮 的 飞 轮 力 矩 GO?=3.1M/2 ,GD；=15 2N 7n),GD；=8N.m：GD：=2

8、4N 2,GD；=14N m2,G ；=38N /,GD；=26N-m2,GD；=42N m2,电动机转矩的飞轮力矩GO=2 0 0 N.m2。试求：(1)折算到电动机轴上的总飞轮力矩及负载转矩(包括切削转矩及摩擦转矩两部分)：(2)切削时电动机输出的功率。解:传动机构各级速比为7=：*胃人羡=|比Zg_ 4 6 _ 4 _z7 1 4 nfv J=7；=87.4 6v 1 0nFf =TID =-=3.67r/m i nS3.14X0.5/.电动机转速n=jnf=87.4 6x 6.3 7=557r/m i n（1）T,=9.55 改+组 +犯）g=1 9.767V 一nrje平移部分折算到

9、电机轴上的飞轮力矩为G D；=3 65 4-=3 65 敢%+”）匕；=i A 5 N-m2rT n系统总的等效飞轮力矩为GR=GD；+3+处 华 +西 理 +零+G D，=736 N-席j,2（工 炉 （./U 2 J3）2 J2 Q（2）p1 9.75x 5572 9550 -9550=1.1 5A w2 T 3某拖动系统的传动机构如图2-16所 示（教材57页）。根据工艺要求，生产机械轴平均加速度必须为力，“/力=3 r/（min.s）,但按现有的传动系统加速度过大。为此用增加飞轮的办法来减少起动加速度，现只有一个飞轮，其飞轮力矩为G2=62 5Mn 2。问将此飞轮装在哪根轴上才能满足要

10、求？图中各轴的飞轮力矩及转速如下：G D：=80 N.m2,n,=2 50 0 r/m i n;G D22=25 0 N.m2,n2=1 0 0 0 r/m i n;G D；=750 N.m,n3=50 0 r/m i n;负载转矩Tm=100N.m,电动机电磁转矩T=30N.m,不计电动机空载转矩To解：方法一，折算到电机轴上。GD2 dn系统等效运动方程：T-“不 了系统总速比/=.卫=5T 1 0 0折算到电动机轴上等效负载转矩Tmea=华=20 N.mJ 5,*n-jn：.=5x 3 =1 5r/(m i n.s)dt dt3 75GDgf)./dt=(3 0-2 0)x 3 75/1

11、 5=2 5 0 M/设x为加装飞轮力矩的轴速比G必=G邛+GD；/+GD；/./2+G Z)2/X22 50 =80 +2 50 /2.52+750 /52+62 5/x2V x =2.5.应G O z加在中间轴上。方法二，折算到负载轴上的电动机转矩T egTeq=7 j =3 0 x 5=150 N.m满足器=3 r/mi n.s时系统等效飞轮力矩G%GD。,(150-10 0)=.一&x3 G Crq=6 250 N.m不加飞轮时折算到负载轴上的系统总飞轮力矩G O；G/=(2)+(与 +G O；+G/=80 x (镖了ru ru 4 0 0+250 x +7 50 =3 7 50 N.

12、苏50 0与 G%的差值为 G叱八一 G%=6 250 -3 7 50 =250 0 Nn现有飞轮的飞轮力矩G D1,=6 25 N.m ；()26 25x(U S)2=250 0 N.m,可满足要求，应加在中间轴上。皿 17 3 50 02-14一台卷扬机，其传动系统如图2 T 7所 示(教 材58页)，其各部分的数据如下:Z 1=20,GD；=1 N.m2；Z?=10 0 G D =6 N.nr；Z3=3 0,G D32=3 N.m2；Z4=124,GD42=1ON.nT；Z5=25,GD；=8N.m2；Z6=92,GD62=14N.Z?72卷筒直径d=0.6m,质量啊=130kg,卷筒回

13、转半径p 与 r 之比p/r=0.76,重物质量m=6000k g，吊钩和滑轮的质量”,=200依，重物提升速度%,=120m/min,每对齿轮的传动效率/z =0 5,滑轮的传动功率%z=0.97,卷 筒 回 转 效 率=0.96,卷筒效率万=0.96,略去钢绳的质量。电动机数据为 Ev=20kW,nN=950r/min,GDR2=2IN.m2 试求：（1）折算到电动机轴上的系统总飞轮力矩；（2）以匕“=120m/min提升和下放重物时折算到电动机轴上的负载转矩。解：各级速比 =Z 2/4 =100/20=5j2=Z4/Z3=124/30=4.13j,=Z6/Z5=92/25=3.68卷筒回

14、转半径 p =0.76r=0.76 x-=0.76 x=0.228m2 2卷筒转动惯量 J=m 7p1=130 x0.2282=6.7 6 /n2卷筒飞轮力矩 GZ =4 g J=4x9.81x6.76=265N-m 2提升部分重力 G,=（加+m）g=（600。+200）9.8 l=60822N（1）折算到电机轴上总的飞轮力矩G g G a+G +四出+吟阳+吟西+365GdJi h k n）=21+1+6+3 10+8 14+265 I-7 H-52 4.132 3.682+365 x 60822 x0.2 Y950；=45.35M/“2（2）折算到电机轴上等效负载转矩不考虑传递效率：T卬“=9.55G,上=122.287 V-mn只传递效率：=7 c z xjjcm X t jcT=0.9 53 X 0.9 7 x 0.9 6 =0.8T 1?提升时：7；T=q =*竺=152.86 7 V-me q m/0.8损耗：A T u T；/,牛一,“=152.86 122.28=3 0.58N加下放时：Teqm L Q“-A T =122.28-3 0.58=9 1.7 N加