机电传动理论课件整理

机电传动理论

第一章：概述

1.1 机电控制系统的概念 1.1.1 机电一体化系统

机电一体化（Mechatronics ）：Mechanics+Electronics 是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。

机电一体化不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。

机电一体化一般包含机电一体化产品(系统)和机电一体化技术两层含义。 典型的机电一体化产品(系统)有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD ／CAM 系统等。 机电一体化技术主要经历了参数数显、硬件数控、计算机数控、柔性生产系统（FMS ）、计算机集成制造系统（CIMS ）、虚拟制造系统（VMS ）等过程，使加工制造技术与生产经营模式紧密结合，形成现代制造技术和系统。

汽车防抱死系统

1.1.2 控制的基本概念

控制：为达到某种目的，对某一对象施加所需的操作。含有“调节、调整”，“管理、监督”、“运用、操作”等意思。

按照控制论创始人维纳的经典定义，控制论是“关于动物和机器中的控制和通信的科学”。 对机械设备采取一定的措施，使其生产过程或被控对象的某些物理量准确地按预期规律变化。 例如，发电机 输出电压恒定 不受负荷变化和原动机转速波动的影响 加工高精度零件 保证其工作台或刀架准确地跟随指令进给 烘炉提供合格产品 保证炉温符合工艺要求

机电一体化 信息科学

机械学

电子学

这里所说的采取措施就是实行某种控制，这种具有控制作用的系统才可以称为控制系统。

控制包括被控对象、控制量、目标值或参据量。

根据产生开展作用的主体不同，控制可分为手动控制和自动控制。 自动控制是指没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。 1.1.2 控制的基本概念

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。

发展初期，以反馈理论为基础，自动调节，主要用于工业控制。 二战期间，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后已形成完整的自动控制理论体系，即以传递函数为基础的经典控制理论。

20世纪60年代初期，现代应用数学和计算机技术的应用，自动控制理论跨入了新阶段—现代控制理论。

1.1.3 机械与控制

一个完整的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素或子系统： (1) 机械系统（机构）；

(2) 信息处理系统（计算机）； (3) 动力系统（动力源）； (4) 传感检测系统（传感器）；

(5) 执行机构或元件系统（如电动机）。

数控机床伺服系统组成

控制

动力

(1)机械本体

系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械联接等产品支持机构，实现构造功能。

要求：可靠、小型、美观

(2)能源、动力源

提供能量，转换成需要的形式，实现动力功能。

要求：效率高、可靠性好

(3)检测传感装置

检测产品内部状态和外部环境，实现计测功能。

要求：体积小、精度高、抗干扰

(4)电子控制单元

处理、运算、决策，实现控制功能。

要求：高可靠性、柔性、智能化

(5)执行机构

包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成要求的动作，实现主功能。

要求：高性能、高精度、高效率

机电控制与自动控制的关系：

自动控制是以一般系统为对象，广泛地使用控制方法进行控制系统的理论设计；而机电控制就是应用自动控制工程学的研究结果，把机械作为控制对象，研究怎样通过采用一定的控制方法来适应对象特性变化从而达到期望的性能指标。

1.1.4 机电控制系统的发展概况

1. 机电一体化技术的发展

1）萌芽阶段——20世纪60年代

工程师们自觉或者不自觉地把机械产品和电子技术相结合，以提高机械产品的性能。但是由于电子技术的发展相对落后，使得机械与电子的结合还没有得到广泛的应用。

2）蓬勃发展阶段——70年代到80年代

计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础，这个时期的特点是：

①Mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；

②机电一体化技术和产品得到了极大发展；

③各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持。

3）智能化阶段——90年代后

①光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；

②对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。

③由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐渐形成完整的科学体系。

Ⅰ. 数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史的第一页。

Ⅱ. 微电子技术为机电一体化带来勃勃生机。

Ⅲ. 可编程序控制器、电力电子等的发展为机电一体化提供了坚强基础。

Ⅳ. 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使机电一体化跃上新台阶。

2. 机电控制系统的发展

经历了四个阶段：

（1）20世纪初，简单的接触器与继电器，实现对被控对象的启、停及有级调速等控制；

（2）20世纪30年代，连续控制；

（3）20世纪40-50年代，连续控制；

（4）20世纪50年代末，晶闸管、晶体管。

计算机数字控制。

1.2 机电控制系统的一般构成

1.3 机电控制系统的基本控制方式

1.3 机电控制系统的基本控制方式

1.4 对机电控制系统的基本要求

不同的控制系统，由于其工作方式及完成的任务要求不同，其评价的性能指标也不完全一样。但是，一个控制系统要能正常满意地工作，一般应满足稳定性、快速性和准确性3点基本要求。

1. 稳定性

首要条件、最基本要求

一般情况下，系统的输出量在没有外作用时处于某一稳定平衡状态，当系统受到外作用（输入量或扰动量）以后，系统的输出量偏离原来的平衡状态。

简单说来，如果在输入量的作用下，系统的输出量能够达到一个新的平衡状态，或扰动量去掉以后系统的输出量能够恢复到原来的平衡状态，则系统是稳定的。如下图所示；

稳定系统的时间响应曲线

如果在输入量的作用下，系统的输出量不能够达到一个新的平衡状态，或扰动量去掉以后系统的输出量不能够恢复到原来的平衡状态，而呈现持续振荡或发散振荡状态，则系统是不稳定的，如下图所示。

不稳定系统的时间响应曲线

一个稳定的系统，其被控量偏离期望值的初始偏差应随时间的增长逐渐减小或趋于零。

不稳定的控制系统，其被控量偏离期望值的初始偏差将随时间的增长而发散，因此，不稳定的控制系统无法实现预定的控制任务。

2. 快速性

指当系统的输出量与输出量的期望值之间产生偏差时，消除这种偏差的快慢程度。

两方面的含义：一是系统对输入量的响应速度，它表现为当输入量施加后，系统输出量跟随输入量变化的迅速程度；二是振荡衰减的快慢程度，它表现为系统输出量跟随输人量变化的瞬态响应过程（过渡过程）结束的迅速程度。

一般情况下，快速性好的系统能够快速复现变化的输入量，消除偏差的过渡过程时短，因而具有较好的动态性能。当然，并不是在所有的情况下，系统响应速度越快越好，实际工

作中要具体情况具体分析。

3. 准确性

控制系统的准确性是用系统的稳态误差来衡量的。稳态误差是指输入量作用系统以后，当过渡过程结束时，输出量的实际值与输出量的期望值之间的差值。稳态误差是衡量系统工作性能的重要指标，其值越小，控制系统的准确性越好，控制精度越高。

不同的控制系统对稳、准、快这三方面的要求是有所侧重的。

例如，恒值系统对稳定性要求严格，

随动系统对响应的快速性要求较高，

程序控制系统对响应准确性要求较高。

另外，对于同一个控制系统的稳、准、快这三方面的要求是相互制约的。提高系统响应的快速性，可能会引起振荡，稳定性变差；改善系统的稳定性，控制过程可能又过于迟缓，甚至控制精度降低。

因此，分析和解决控制系统的稳定性、快速性和准确性，并解决它们之间的矛盾，正是机电控制理论要解决的问题。

第二章：机电控制系统的静动态特性

2.1 机电控制系统的数学模型

2.1.1 数学模型的概念

1. 数学模型：

为了一个特定的目的，对现实世界的一个特定对象，根据特有的内在规律，进行必要的假设，运用适当的数学工具，得到的一个数学结构。

2. 建立数学模型的意义

分析预报决策控制

3. 建立数学模型的一般原则

分割原则联系原则

2.1 机电控制系统的数学模型

2.1.2 数学模型的种类

1. 时域模型

2. 复数域模型

3. 频域模型

2.1 机电控制系统的数学模型

2.1.3 微分方程

2.1.4 传递函数

1. 有关基本概念

(1) 传递函数的基本概念

(2) 传递函数的性质:

1、一种数学模型，与系统的微分方程相对应;

2、系统本身的一种属性，与输入量的大小和性质无关;

3、只适用于线性定常系统;

4、单变量系统描述，外部描述;

5、在零初始条件下定义的，不能反映在非零初始条件下系统的运动情况;

6、一般为复变量S 的有理分

式，即n ≧m。且所有的系数均为实数;7、如果传递函数已知，则可针对各种不同形式的输入量研究系统的输出或响应;8、如果传递函数未知，则可通过引入已知输入量并研究系统输出量的实验方法，确定系统的传递函数;9、与脉冲响应函数一一对应，脉冲响应函数是指系统在单位脉冲输入量作用下的输出。

(3) 传递函数的物理含义

2.1 机电控制系统的数学模型

2.1.4 传递函数

2. 机电传动系统传递函数的建立

机械系统是由轴、轴承、丝杠及连杆等机械零件构成的，其功能是将一种机械量变换成与目的要求对应的另一种机械量。

机械传动系统模型

①机械移动系统

机械移动系统的基本元件是质量、阻尼和弹簧。

机械直线移动元件

质量的数学模型为

阻尼器的数学模型为

弹簧的数学模型为

下面举例说明平移系统的建模方法：

图2-1为组合机床动力滑台洗平面的情况。若不计M与地面间的摩擦，系统可以抽象成图2-2所示的力学模型。

图2-1 动力滑台洗平面图2-2 图2-1的力学模型根据牛顿第二定律，系统方程为

对上式取拉氏变换，得系统传递函数

图2-3是一个简单隔震系统装置示意图。

图2-3 隔震系统装置

对其受力情况进行分析后，得系统运动方程为

对上式取拉氏变换，得系统传递函数

根据上式可画出系统传递函数放框图如图2-4所示。

图2-4 隔震装置方框图

图2-5所示机械系统，是一个单轮汽车支撑系统的简化模型。

m1为汽车质量;

f为震动阻尼器系数；

K1为弹簧刚度；

m2为轮子质量；

K2为轮眙弹性刚度；

x1(t) 、x2(t) 分别为m1和m2的独立位移。

图2-5 汽车支撑系统

通过受力分析，可建立m1的运动方程为

而m2的运动方程为

对上式取拉氏变换，可得

可以求出以作用力F(s)为输入，分别以X1(s)和X2(s)为输出位移的传递函数如下：

以上两式完全描述了该机械系统的动力特性，只要给定汽车的质量、轮子的质量、阻尼器及弹簧参数，车胎的弹性，便可决定车辆行驶的运动特性。

②机械转动系统

机械转动系统的基本元件是转动惯量、阻尼器和弹簧。

图2-6是这三个系统机械元件的符号表示。

M(t)代表外力矩；(t)代表位移；J代表转动惯量；f为粘滞阻尼系数，K为弹簧刚度。

图2-6 机械转动元件

转动惯量的数学模型为

阻尼器的数学模型为

弹簧的数学模型为

下面举例说明机械转动系统的建模方法：

图2-7为一个扭摆的工作原理图。

图中：J—摆锤的转动惯量；f—摆锤与空气的粘滞阻尼系数；K—扭簧弹性刚度。

图2-7 扭摆示意图

摆锤上的力矩与摆锤转角之间的运动方程为

对上式取拉氏变换，得系统传递函数

图2-8为打印机中步进电机、同步齿形带驱动装置示意图。

图中：M(t)—步进电机的力矩；Jm和JL分别步进电机轴和负载的转动惯量；K，f

—同步齿形带的弹性刚度和粘滞阻尼系数；

—分别为输入与输出轴的转角。

图2-8同步齿形带驱动系统

针对输入轴和输出轴，可以分别写出力矩平衡方程为

及

对以两上式取拉氏变换，可得

得系统传递函数

2.2 机电控制系统的数学模型建立 解析法：机理分析法

根据系统工作所依据的物理定律写运动方程。 实验法：系统辨识法

给系统施加某种测试信号，记录输出响应，并用适当的数学模型去逼近系统的输入输出特性。

例1：再现函数的铰链四杆机构的优化设计 例2：标准单级直齿圆柱齿轮减速器的优化设计

)()(0t t i θθ

与

2.3 机械系统的动态稳态性能

2.4 机械特性

2.5 机电系统稳定运行的条件

第3章机电控制系统中的检测元件

按输出性质：

代码型（编码器、磁尺等）

电位计是使用最广泛的位置测量部件。电位计分为直线电位计和旋转电位计两种，前者测量直线位移，后者测量旋转角度。

图3-1 电位计的简单结构α（或l）= k u （k=β/U或L/U）

机电传动与控制考试参考答案2014汇总

机电传动与控制考试样题 一．选择题（从下列各题备选答案中选出一个正确答案，再将其代号写在题后的括号内，每小题2分，共10分） 1．机电传动系统处于动态时，系统中必然存在一个动态转矩Td ，当Td>0时，表示系统处于 （ B ） A 匀速运行状态; B 加速运行状态; C 减速运行状态; D.静止状态 2. 下列启动方法中，不能用于鼠笼式异步电动机的是 （ D ） A 电阻或电抗器降压启动； B 直接启动； C 星形－三角形降压启动； D 转子电路逐级切除启动电阻 3．为了实现生产设备的多点控制，接线的组成原则是 （ A ） A 各启动按钮的常开触点并联，各停止按钮的常闭触点串联 B 各启动按钮的常开触点并联，各停止按钮的常闭触点并联 C 各启动按钮的常开触点串联，各停止按钮的常闭触点并联 D 各启动按钮的常开触点串联，各停止按钮的常闭触点串联 4．下列对他励电动机机械特性的描述，不属于人为特性的是 （ A ） A 在额定电压和额定磁通下，电枢电路内不接任何电阻时的机械特性； B 电枢电路串接电阻时的机械特性； C 降低电源电压时的机械特性； D 改变磁通时的机械特性 5．可工作于交流电源的晶闸管形式是 （ B ） A 可关断晶闸管 B 双向晶闸管 C 大功率晶闸管 D 功率晶闸管 二．填空题（每空1分，共10分） 1．尽管电动机种类繁多、特性各异，生产机械的负载性质也可以各种各样，但从动力学的角度来分析，都应服从动力学的一般规律，即在同一传动轴上电动机的转距T M 、负载转距T L 、转轴角速度w 三者之间符合关系式（1）dt d J T T L M ω=-。 2．在诸如电车下坡这样的过程中，当电动机在负载的拖动下使得电动机的实际转速n 大于其理想空载转速n 0（即n>n 0），电枢电流I a 反向，电磁转矩T 反向变为制动转矩而产生的制动称为（2）反馈制动或再生制动或发电制动；在要求生产机械迅速减速、停车或反向的场合，将电枢电压U 改变方向而产生的制动称为（3）电源反接制动。 3．为了衡量机械特性的平直程度，引进了一个机械特性硬度的概念，记作β，其定义为转距变化dT 与所引起的转速变化dn 的比值。根据β值的不同，可将电动机机械特性分为三类，其中若β→∞时称为（4）绝对硬特性。 4．异步电动机依据电磁感应和电磁力的原理使定子以低于同步转速n 0的转速n 旋转，其转差率S 用n 0和n 表示的关系式为（5）0 0n n n S -= ，转差率是异步电动机的一个重要参数。 5．为适应不同的负载，PLC 可以有多种输出方式，其中双向晶闸管输出方式可用于交流负载，晶体管输出方式用于直流负载；既可用于交流负载，又可用于直流负载的输出方式是（6）

机电传动控制课程设计解析

学号：0121018700306 课程设计 题目组合机床加工过程PLC自动控制设计 学院物流学院 专业物流工程 班级行政1001班 姓名徐宏华 指导教师徐沪萍 2013 年 6 月29 日

课程设计任务书 学生姓名：徐宏华专业班级：物流行政1001班 指导教师：徐泸萍工作单位：物流学院 题目: 组合机床加工过程PLC自动控制设计 初始条件： 1.编程环境：Step7v5.5软件 2.PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300 3.机电传动的相关资料指导书 4.仿真环境：S7-PLCSIM 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 液压滑台式组合机床在原位启动后，快速向前到设定的位置时转为慢速前进，到达攻丝进给位置时停止前进，转为攻螺纹主轴转动，丝锥能向前攻入，打到规定深度时，主轴快速制动。接着攻螺纹反转退出，回到原位时快速制动，同时滑台能快速退回原位，并在原位停止。 时间安排：十八周 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

本科生课程设计成绩评定表 指导教师签字： 年月日

目录 摘要------------------------------------------------------------------------------------------------- 0第一章基本知识介绍 ------------------------------------------------------------------------ 1 1.1 设计的任务要求--------------------------------------------------------------------- 1 1.2 组合机床概述------------------------------------------------------------------------ 2 1.2.1 组合机床部件分类 --------------------------------------------------------- 2 1.2.2 组合机床的特点 ------------------------------------------------------------ 2 1.3 PLC控制系统 ----------------------------------------------------------------------- 3 1.3.1 PLC简介 --------------------------------------------------------------------- 3 1.3.2 PLC控制系统设计的基本原则 ------------------------------------------ 4 1.3.3 PLC控制系统的一般步骤 ------------------------------------------------ 4第二章总体方案选择和控制方式选择----------------------------------------------------- 6 2.1 总体方案选择------------------------------------------------------------------------ 6 2.2 控制方式的选择--------------------------------------------------------------------- 6第三章电路图的设计 -------------------------------------------------------------------------- 6 3.1 主电路的设计------------------------------------------------------------------------ 6 3.2 PLC的I/O地址分配--------------------------------------------------------------- 8第四章控制程序的设计 --------------------------------------------------------------------- 10 4.1 顺序功能图的设计---------------------------------------------------------------- 10 4.2 梯形图的设计---------------------------------------------------------------------- 11 4.3 语句表的设计---------------------------------------------------------------------- 15 第五章调试及结果分析 ------------------------------------------------------------------- 21 5.1 硬件组态---------------------------------------------------------------------------- 21 5.2 仿真结果分析---------------------------------------------------------------------- 21 感想----------------------------------------------------------------------------------------------- 25 参考资料书-------------------------------------------------------------------------------------- 26

机电传动控制习题及复习大纲汇总

对应教材同志学等编《机电传动控制》国防工业出版社2011.8 第2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。 拖动转矩是有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。 2-4 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：为了使运动方程式的列出简化；负载转矩是静态转矩，可根据静态时功率守恒原则进行 折算；由于转动惯量与运动系统的动能有关，根据动能守恒原则进行折算。 2.5 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？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 2-6 反抗静态转矩和位能静态转矩有何区别，各有什么特点？ 答：反抗静态转矩是因摩擦、非弹性体的压缩、拉伸和扭转等作用所产生的负载转矩；其特 点是：转矩方向与运动方向相反，总是阻碍运动的； 位能静态转矩是由物体的重力和弹性体的压缩、拉伸和扭转等作用所产生的负载转矩；其特点是：转矩方向恒定，与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向是促进运动。 2-7 在题2-7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。 答：机电传动系统稳定运行的必要条件:存在平衡点。即电动机的机械特性与生产机械的机 械特性曲线有交点; 充分条件:当转速偏离平衡点时，系统存在一个使其趋于平衡点的转矩差，即可以自动回复到平衡点。 如图（a,b,c,e ）所示，当系统转速偏离交点(>n a )时，就存在L M T T >，使系统减速，直到重新回到交点，又达到平衡；当系统转速，使系统加速，直到重新回到交点，又达到平衡。所以交点是系统的稳定平衡点。 图（d ）中，当系统转速偏离交点(>n a )时，就存在L M T T <，使系统加速，无法重新回到交点，达到平衡。所以交点不是系统的稳定平衡点。

卧式镗床(T68)-机电传动控制课程设计任务书

沈阳航空航天大学 课程设计任务书 机电工程学院机械设计制造及自动化专业 班：学号：姓名： 一、课程设计课题某型号卧式镗床的电气控制系统设计 二、课程设计工作自至 三、课程设计技术说明和控制要求 1、设备机械部分运动说明 某型号卧式镗床主要有床身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架等部分组成。其运动形式有三种：镗轴与花盘的旋转运动为主运动；进给运动包括镗轴的轴向进给、花盘上刀具的径向进给、镗头的垂直进给、工作台的纵向与横向进给；辅助运动为工作台的旋转、后立柱的水平移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。 2、设备电气控制要求及技术参数 1）主运动与进给运动由同一台双速电动机M1拖动，各方向的快速运动由另一台电动机M2拖动 2）主轴旋转和进给都有较大的调速范围 3）要求M1能正反转，能正反向点动，并带有制动，各方向的进给都能快速移动，正反向都能短时点动 4）必要的保护环节、连锁环节、照明和信号电路 5）电动机的功率 M1：5.2KW M2：3KW

四、课程设计的主要内容 1、分析设备的电气控制要求，制定设计方案、绘制草图； 2、进行电路计算，选择元器件，并列出元器件目录表，绘制电气原理图（包 括主电路和控制电路）； 3、通电调试、故障排除、任务验收，编写设计说明书 五、课程设计时间安排 六、主要参考资料 1、齐占庆. 机床控制技术. 北京: 机械工业出版社，1999 2、邓星中主编. 机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社，2001 3、齐占庆. 王振臣主编. 电器控制技术. 北京：机械工业出版社, 2002 4、陈远龄. 机床电气自动控制. 重庆：重庆大学出版社，1997 5、方承远.工厂电气控制技术. 北京: 机械工业出版社，2000 6、张万奎主编.机床电气控制技术.北京：中国林业出版社，北京大学出版社， 2006

机电传动控制设计题汇总

1、要求三台电动机lM 、2M 、3M 按一定顺序启动：即1M 启动后，2M 才能启动，2M 启动后3M 才能启动；停车时则同时停。试设计此控制线路? 试用PLC 设计出控制程序。 解：此题的关键技术在于：将前一台电动机的交流接触器的辅助常开触点串接在下一台电动机的交流接触器线圈回路中。继电器-接触器控制线路图如下；PLC 外部接线图如下； 梯形图及程序； 2、试设计一台电动机的控制线路。要求能正反转并能实现能耗制动。

3、设计一台异步电动机的控制线路。要求：①能实现启、停的两地控制；③)能实现点动调整； ②能实现单方向的行程保护；④要有短路和长期过载保护； 4、试设计一条自动运输线，有两台电动机，1M拖动运输机，2M拖动卸料机。要求： ①1M先启动后，才允许2M启动；②2M先停止，经一段时间后1M才自动停止，且2M可以单独停止； ③两台电动机均有短路、长期过载保护。试用PLC设计出控制程序。

1SB、2SB分别是 3SB是停止按纽。 5、下图为机床自动间歇润滑的控制线路图，其中接触器KM为润滑油泵电动机启停用接触器(主电路未画出)，控制线路可使润滑有规律地间歇工作。试分析此线路的工作原理，并说明开关S和按钮SB的作用? 试用PLC设计出控制程序。 答：这是一个自动间歇润滑的控制线路。开关S、按钮1SB的作用及电路的工作过程如下： （1）S是进行自动间歇润滑的控制开关，1KT-决定润滑时间，2KT-决定不润滑时间，电路的工作过程：合上开关S，KM的线圈得电，电动机M转动，进行润滑； 1KT的线圈得电，触点1KT延时后闭合，K的线圈得电，常开触点K闭合，自锁；常闭触点K断开，KM线圈失电，停止润滑；1KT的线圈失电。 2KT的线圈得电，延时后常闭触点2KT断开，K的线圈失电，常开触点K断开，2KT的线圈失电，2KT的常闭触点瞬时合。常闭触点K闭合，KM线圈又得电，润滑。1KT的线圈又得电，延时重复以上动作。 （2）1SB为手动（点动）润滑操作按钮。

机电传动控制课程设计

机电传动控制课程设计 一、目录 引言 2 设计说明相关内容 （一）、课程设计题目 3 （二）、设计目的及要求 3 （三）、设计内容 4 一、控制方案设计 4 二、线路设计 4 三、控制电路的设计 6 四、元件的选取 6 五、柜体设计 8 六、结束语 11 七、参考文献 12

二、引言 《机电传动控制》课程是机械制造及其自动化专业的一门必修专业基础课，它是机电一体化人才所需电知识结构的躯体。在学习《机电传动控制》这门课程的时候，我能够深刻的体会到其重要性。作为机械类专业本基础教材，本课程涵盖了经典控制理论的基本原理和基本知识，内容与机械类课程现代控制理论相衔接。本书所讲内容突出机电结合，电为机用。在保证基本内容的前提下，简化理论分析，加强反映了当前机电领域的新技术和新知识，加强实例的分析、设计，力求做到内容深入浅出、重点突出，以利于我们开拓思路、深化知识。《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业系列的教材之一，可以作为机械类专业及与之相近专业的同学们学习和研究。本课程不仅在于它是一门系统理论基础课程，是我们掌握控制论的基础知识，解决机械工程中的控制问题，更重要的是通过呵护唯物辩证法的方法论的建明阐述，使我们学会用控制理论观点，系统论方法，分析、处理机械工程中遇到的难题，启迪和发展我们的思维，培养我们分析问题和解决问题的能力。 由于现代科学和计算机技术的迅速发展，控制理论应用于机械工程的重要性日益明显。将理论联系实际，展开设计的课程设计实践，可以激发我们对该课程的学习兴趣而且能够让我们初步掌握系统性能分析及系统设计的基本方法，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。由此可见，本次课程设计势在必行！

机电传动与控制课程标准

《机电传动与控制》课程标准 一、课程概述 （一）课程的性质与定位 《机电传动与控制》课程是数控设备应用与维护专业的核心课程之一，全面系统地介绍了数控机床常用电机的类型和电机的传动与控制原理以及方法，通过本课程的学习，使学生理解并掌握数控机床电机传动和控制原理，初步具备数控机床伺服系统故障的分析和诊断能力，数控机床主轴和进给传动系统故障的分析和诊断能力，为数控机床故障诊断与维修奠定必需的理论基础。 （二）与相关课程的关系 1.先修课程 学习本课程前应具备一定的《电工电子技术基础》等基本知识，做过电工基本操作等实训。它既是研究电机及电力拖动系统基础理论的学科，为后续课程准备必要的基础知识，又可以作为一门独立的基础应用课，直接为工农业生产服务。 电机与拖动课程的理论性与实践性都很强，通过本课程学习，使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理，独立分析电力拖动系统各种运行状态，掌握有关计算方法，合理地

选择和使用电动机，为后续电力拖动自动控制系统等专业课打下坚实基础，为从事专业技术工作做好基本培养和锻炼。 2.后续课程 学习《机电传动与控制》是为了掌握各种电机的工作原理及应用方法，为以后数控设备的应用与维护打下基础。后续课程可安排《数控机床电气与PLC》、《变频器原理与应用》、《数控机床故障诊断与维修》等课程。 （三）课程改革的理念 由于现在社会自动化的程度越来越高，各类电机的应用日益广泛，该课程可实现一体化教学，加强实训。同时在上《检测技术》、《数控机床电气与PLC》、《变频器原理及应用》、《数控机床故障诊断与维修》等相关课程时，把有关电机控制的实训项目加进去。同时到工厂车间和参观和实习，了解各类电机的控制及应用。 （四）课程设计的思路 课程设计的总体思路是使学生掌握了解各类电机的工作原理及应用。先使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理，然后结合相应的实训，更加深入的掌握各种电机的启动、制动、正反转以及调速的特点。 二、课程目标 （一）知识目标 （1）掌握各类电机的工作原理； （2）掌握各类电机的启动、制动、正反转控制的方法； （3）理解各类电机的调速方法及特点； （4）了解各类电机的应用特点。

机电传动控制课程设计报告

机电传动控制课程设计报 告 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

引言 作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。 可编程控制器的定义可编程控制器，简称PLC，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

1 PLC控制系统设计 PLC控制系统设计的基本原则 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则： 1.最大限度地满足被控对象的控制要求 2.C控制系统安全可靠 3. 力求简单、经济、使用及维修方便 4. 适应发展的需要 PLC机型选择 随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和型号越来越多，功能日趋完善。从美国，日本、德国等国家引进的PLC产品及国内厂商组装或自行开发的PLC 产品已有几十个系列。上百种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方法、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选择PLC产品，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。一般来说，各个厂家生产的产品在可靠性上都是过关的，机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要，而不浪费机器容量。PLC的选择主要包括机型选择，容量选择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。 1、可编程控制器控制系统I/O点数估算 I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的重要指标。根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数，选择相应规模的可编程控制器并留有10%～15%的I/O 裕量。估算出被控对象上I/O点数后，就可选择点数相当的可编程控制器。如果是为了单机自动化或机电一体化产品，可选用小型机，如果控制系统较大，输入输出点数较多，被控制设备分散，就可选用大、中型可编程控制器。 2、内存估计 用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数。 （1）内存利用率用户编的程序通过编程器键入主机内，最后是以机器语言的形式存放在内存中，同样的程序，不同厂家的产品，在把程序变成机器语言存放时所需要的内存数不同，我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为内存利用率。高的利用率给用

机电传动与控制整理

第一章 E a=K eφn E a=U N-I a-R a E a——电动势n——电枢转速I f=U N/R f I a=I N-I f T M=K mφI a T M——电磁转矩I a——电枢电流 T N=9.55P N/n N T N ——额定转矩 U=E a+I a R a（电压平衡方程）K eφN=（U N-I N R a）/n N K MφN=9.55K eφN U a=E a+I a R a=I a（R a+R d） T M-T L=Jdω/dt 1-10 答：（a）稳定T M＞T L，输出大于负载始终趋于平衡。 （b）稳定（c）稳定 （d）不稳定d T/d n小于等于0 dT M/d n-dT L/d n＞0，T M＜T L输出小于负载始终趋于不平衡。

1—17 有一台Z2-61型并励直流电动机，其电气性能数据为：P N=17kW，U N=220V，I N=88.9A，n N=3000r/min，电枢回路总电阻 （1）额定负载时，电枢电势为多少？ （2）固有特性方程式； （3）设轴上负载转矩为0.9T N时，电动机在固有机械特性上的转速。 解：（1）I f=U N/R f=220V/181.5Ω≈1.21A Ia=IN-If=88.9-1.21=87.69A Ea=U N-I a.R a=220-87.69×0.087=212.97V （2）固有特性 R a=0.5（U N I N-P N×103）/I N2 =0.5（220×88.9-17×103）/88.92 ≈0.29ΩCeφN=（U N-I N R a）/n N=（220-88.9×0.29）/3000≈0.065 n0=U N/CeφN=220/0.065≈3385r/min T N=9.55P N/n N=9.55×17×103/3000=54N.m （3）n=9.55P N/T N=9.55×17×103/54×0.9=3340r/min

机电传动 电动机

第一章概述 1．1 机电传动控制的目的与任务 一、机电系统的组成 在现代工业中，为了实现生产过程自动化的要求，机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机，而且还包括控制电动机的一整套控制系统，也就是说，现代机电传动是和各种控制元件组成的自动控制系统联系在一起。所以机电系统一般可分为三大部分，如图1所示： 图1.1 机电系统的组成 二、机电传动控制的任务 1．将电能转换为机械能； 2．实现生产机械的启动、停止以及速度的调节； 3．完成各种生产工艺过程的要求； 4．保证生产过程的正常进行。 三、机电传动控制的目的 从现代化生产的要求来说，机电传动控制的目的从广义和狭义两种意义上来讲： 从广义上讲，机电传动控制的目的就是要使生产设备、生产线、车间乃至整个工厂都实现自动化。 从狭义上讲，则专指控制电动机驱动生产机械，实现生产产品数量的增加（生产效率）、质量的提高（加工精度）、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能量的合理利用等。 随着生产工艺的发展，对机电传动控制系统的要求愈来愈高。 例如： 一些精密机床要求加工精度百分之几毫米，甚至几微米；

重型镗床为保证加工精度和粗糙度，要求在极慢的稳速下进给，即要求系统有很宽的调速范围。 轧钢车间的可逆式轧机及其辅助机械，操作频繁，要求在不到一秒的时间内就得完成从正转到反转的过程，即要求系统能迅速启动、制动和反向。 对于电梯和提升机，则要求启动和制动平稳，并能准确地停止在给定的位置上。 对于冷、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，由数台或十几台设备组成的生产自动线，要求统一控制或管理。 诸如此类的要求，都要靠电动机及其控制系统来实现。 1．2 机电传动控制的发展 机电传动及其控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。机电传动控制的发展可从机电传动和控制系统两方面来讨论。 一、机电传动的发展 就机电传动而言，它的发展大体经历了成组拖动、单电机拖动和多电机拖动等三个阶段，如表1所示。 表1.1 电力拖动的几个发展阶段 多电机拖动方式为生产机械的自动化提供了有利条件，所以，现代机电传动基本采用这种拖动方式。

机电传动与控制A卷

二、阅读分析题：(每小题12分，共24分) 1、试说明下图电路的功能（是什么控制电路），并分析其工作原理。 2、试用F-40M型PLC的指令写出其指令语句表。四、计算题：（选做一道题，要求写出主要计算步骤及结果，共15分） 1、一台并励电动机，额定功率kW P N 2.2 =，额定电压V U N 220 =，额定电流A I N 2. 12 =，额定转速min / 3000r n N =，最大励磁功率W P fN 2. 68 =。 试求：（1）最大励磁电流 fN I；（2）额定运行时的电枢电流 aN I； （3）额定转矩 N T；（4）额定运行时的效率 N η。 2、有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：kW P N 10 2 =，min / 1460r n N =，V U N 380 =，?接法，868 .0 = N η，88 .0 cos= N ?，5.1 /= N st T T，5.6 /= N st I I。试求： （1）额定输入功率 N P 1 ；（2）额定转差率 N S；（3）额定电流 N I； （4）输出的额定转矩 N T；（5）采用? - Y换接启动时的启动电流和启动转矩。 五、设计题:（第1题10分，第2题15分，共25分） 1、试设计一个工作台前进、退回的控制线路。工作台由电动机M拖动，行程开关1ST、2ST分别装在工作台的原位和终点。要求： ①能自动实现前进→后退→停止到原位；②工作台前进到达终点后停一下再后退； ③工作台在前进中人为地立即后退到原位；④有终端保护。 要求绘出主电路和控制电路。 2、试用F-40M型PLC设计三相鼠笼异步电动机正、反转的控制系统。要求： （1）绘出主电路；（2）绘出PLC的实际接线图；（3）绘出PLC的梯形图；写出PLC的指令程序。

机电传动控制课程设计报告

引言 作为通用工业控制计算机,30年来,可编程控制器从无到有,实现了工业控 制领域接线逻辑到存储逻辑得飞跃;其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制得进步;其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务得跨越。今天得可编程控制器正在成为工业控制领域得主流控制设备,在世界各地发挥着越来越大得作用。个人计算机(简称PＣ)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器得功能特点,可编程序控制器定名为Prｏｇrammａｂｌe Logic Ｃｏntｒoller(ＰLＣ),现在,仍常常将ＰLＣ简称ＰC、?可编程控制器得定义可编程控制器,简称ＰLC,就是指以计算机技术为基础得新型工业控制装置。在198７年国际电工委员会颁布得PLC标准草案中对ＰＬC做了如下定义:“PLＣ就是一种专门为在工业环境下应用而设计得数字运算操作得电子装置。它采用可以编制程序得存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数与算术运算等操作得指令,并能通过数字式或模拟式得输入与输出,控制各种类型得机械或生产过程。ＰＬＣ及其有关得外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能得原则而设 计、 PＬC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PＬC在工业自动化控制特别就是顺序控制中得地位,在可预见得将来,就是无法取代得、 1 PLC控制系统设计 １。１PLＣ控制系统设计得基本原则 任何一种控制系统都就是为了实现被控对象得工艺要求,以提高生产效率与产品质量。因此,在设计ＰLC控制系统时,应遵循以下基本原则: 1.最大限度地满足被控对象得控制要求 2.C控制系统安全可靠 3、力求简单、经济、使用及维修方便 4、适应发展得需要 １.2 PLC机型选择 随着ＰLＣ得推广普及,ＰLC产品得种类与型号越来越多,功能日趋完善。从美国,日本、德国等国家引进得PLＣ产品及国内厂商组装或自行开发得

机电传动控制课程设计

目录 1.设计题目及要求 (2) 2.可编程控制技术介绍 (2) 3.I/O电器接口图 (5) 4.流程图 (6) 5.控制系统梯形图 (7) 6.总结 (10) 参考目录 (10) 布料车控制系统程序设计 1.设计题目及要求： 布料车的工作行程按“进二退一”的方式往返行使于四个光电开关之间，使得物料在传送带上分布更加合理。布料车由三相交流异步电机驱动。 布料车可以实现单周期、连续两种种方操作式。 1.1单周期循环控制要求： 按下单周期循环控制按钮SB1，布料车由起始位置，即光电开关SQ1处，向右运行到光电开关SQ3处，然后向左回到光电开关SQ2处；再向右运动到行程开关SQ4处，再向左运动到光电开关SQ2处，然后向右运动到光电开关SQ3处，最后向左回到开始位置，光电开关SQ1处停止，完成单周期循环控制过程。 1.2连续循环控制要求： 按下连续循环控制按钮SB2，布料车将反复执行单周期循环控制过程，

按下停止按钮SB3后，布料车运行到开始位置，即光电开关SQ1处停止。要求循环50次后终止循环，发出声光简短报警，按停止按钮终止报警。 工艺流程图如下： 2可编程控制技术介绍 2.1 PLC的定义及特点 2.1.1 PLC的定义 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。 2.1.2 PLC的特点 PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。 （1）可靠性高，抗干扰能力强 （2）通用性强，使用方便 （3）采用模块化结构，使系统组合灵活方便 （4）编程语言简单、易学，便于掌握 （5）系统设计周期短 （6）对生产工艺改变适应性强 （7）安装简单、调试方便、维护工作量小 2.2 PLC的基本组成及工作原理 2.2.1 PLC的基本组成

机电传动控制(全套完整版)

机电传动控制(全套完整版)

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机电传动控制教案 学院、系：机械电子工程学院机电系 任课教师：任有志 授课专业：机械设计制造及其自动化课程学分： 课程总学时：60学时 课程周学时： 2006年2月20日

机电传动控制教学进程 周次课 次 章节计划学时教学手段教学环境 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 §1.1§1.2§1.3§2.1 §2.3§2.4 §3.1§3.2 §3.3 §3.4§3.5§3.6 §5.1§5.2§5.3§5.4 §5.4§5.5§5.7§5.8 §6.1§6.2§6.3 §6.4 §6.5 §6.7§7.1§7.2 §7.3 §7.4§7.5 §7.6 电动机原理习题讨论课 §8.1 §8.1 §8.2 实验课继电器接触器控 制实验 习题讨论课：§8.3 §8.4 §9.1 §9.2 实验课：可编程序控制器 认识实验 §9.3 §9.3 实验课：可编程序控制器 编程练习 §10.1 §10.2 §10.3§10.5 §10.6 实验课：晶闸管特性及触 发原理 §11.1 §11.2 §11.3 §11.4 §12.1 §13.1 §13.2 §13.3 §13.4 实验课 题讨论课 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 辅导 讲授 讲授 讲授 指导 辅导 讲授 讲授 指导 讲授 指导 讲授 讲授 指导 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 指导 辅导 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室

机电传动与控制

1、机电传动就是指以电动机为原动机驱动生产机械，实现生产机械的启动、停止及调速，完成各种生产工艺过程的要求，实现生产过程的自动化。 2、直流电机由定子和转子两大部分组成。 3、生产机械的机械特性指：同一转轴上负载转矩和转速之间的函数关系。典型的机械特性有：恒转矩型、通风机型、直线型、恒功率型等。 4、他励直流电动机降压启动的方法有：降低电枢回路电压、逐级切除电阻。 5、他励直流电动机三种基本的电气调速方法为：电枢回路串接电阻、改变电枢电压、减弱磁通。 6、他励直流电动机制动运转状态可以分为能耗制动、反接制动、再生发电制动三种形式。 7、三相异步电动机的转子有鼠笼式和绕线式两种。 8、鼠笼式三相异步电动机的启动方法有直接启动和降压启动两种。 9、三相异步电动机的调速方法有调压调速和转子电路串接电阻调速、改变极对数调速、变频调速。 10、三相异步电动机的制动方式有：能耗制动、反接制动、反馈制动三种形式。 11、步进电动机转过的角度和转速分别与输入脉冲的数量和频率成正比。 12、一台三相反应式步进电机的齿数为40，采用三相单三拍的通电方式运行时，脉冲频率f=600Hz，其步距角的大小为3O、转子转速为300 r/min。 13、直流电动机的机械特性曲线斜率越大，其机械特性越软。 14、生产机械对自动调速系统的静态技术指标有调速范围、静差率和调速的平滑性；动态技术指标有：最大超调量、过渡过程时间、振荡次数。 15、机床控制线路常用的控制电器有开关、按钮、熔断器、接触器、继电器等。 16、常用的电力电子器件有：二极管、晶闸管。 17、变频调速系统中，基频以上属于恒压弱磁调速，基频以下属于变压变频调速。 二选择题 1 他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（ C） A 串电阻的人为特性； B 降压的人为特性； C 弱磁的人为特性。 2 直流电动机采用降压电源电压的方法启动，其目的是：（ B ） A 为了使启动过程平稳；B为了减小启动电流；C为了减小启动转矩。 3 三相异步电机带恒转矩负载运行，如果电源电压下降，当电动机稳定运行后，此时电动机的电磁转矩：（C ） A 下降； B 增大； C 不变； D 不定 4 三相异步电机在运行中，把定子两相反接，则转子的转速会：（ C ） A 升高； B 下降直到停转； C 下降至零后再反向旋转； D下降到某一稳定速度 5 三相绕线转子异步电机拖动起重机的主钩提升重物时电动机运行于正向电动状态，若在转子回路串接三相对称电阻下放重物时，电动机的运行状态是：（ B ） A 能耗制动运行；B倒拉反接运行；C 反馈制动运行

机电传动控制课后习题答案

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。 拖动转矩是有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-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（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） TM-TL>0说明系统处于加速。 TM-TL<0 说明系统处于减速 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速

系统的运动状态是减速 2.7 如图2.3（a ）所示，电动机轴上的转动惯量J M =2.5kgm 2, 转速n M =900r/min; 中间传 动轴的转动惯量J L =16kgm 2,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=15 J=JM+J1/j 2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm 2 . 2.8 如图2.3（b ）所示，电动机转速n M =950 r/min ，齿轮减速箱的传动比J 1= J 2=4，卷 筒直径D=0.24m,滑轮的减速比J 3=2，起重负荷力 F=100N,电动机的费轮转距GD 2M =1.05N m 2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试球体胜速度v 和折算到电动机轴上的静态转矩T L 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD 2z.。 ωM =3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM /j 1j 2j 3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=ωD/2=0.24/2*3.11=0.373m/s T L =9.55FV/ηC n M =9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM GD 2Z =δGD M 2+ GD L 2/j L 2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM 2

机电传动与控制

机电传动与控制 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

“机电传动与控制”课程设计 三面铣组合机床机电控制系统的设计

目录 一、课程设计的目的 1.进一步的巩固本课程所学知识； 2.掌握一般生产机械PLC控制系统的设计与调试方法； 3.掌握一般生产机械电气线路的施工设计； 4.培养查阅图书资料、工具书的能力；

5.培养工程绘图、书写技术报告的能力。 二、课程设计的内容概述 1、三面铣组合机床概述 三面铣组合机床是用来对Z512W型台式钻床主轴箱的Φ80、Φ90孔端面及定位面进行铣削加工的一种自动加工设备。下图1为加工工件的示意图。 （1）基本结构 三面铣组合机床主要由底座、床身、铣削动力头、机械动力滑台、工件松紧油缸等组成。机床底座上安放有床身，床身上一头安装有动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上，床身的两边各安装有铣销头，上方有立铣头 （2）机械动力滑台 机械动力滑台由滑台、滑座和双电机（快速及进给电机）传动装置三部分组成。快速进给电动机用来拖动滑台快进和快退运动，工进电动机拖动滑台工作进给运动，在工进时，只允许工进电机单独工作，快速进给电机由制动器制动。滑台的自动工作循环是靠传动装置将动力传递给丝杆来实现的。 （3）液压系统 三面铣组合机床中工件松紧是由液压系统实现的。下图为液压系统的原理图 液压系统原理图 （4）工件的加工过程 操作者将要加工的零件放在工作台的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令。工件夹紧后，动力滑台（工作台）开始快进，到位转工进，同时启动左和有1铣头开始加工，加工到某一位置，立铣头开始加工，加工又过一定位置右1铣头停止，右2铣头开始加工，加工到终点三台电机同时停止。待电机完全停止后，滑台快退回原位，工件松开，一个自动工作循环结束。操作者取下加工好的的工件，再放上未加工的零件，重新发出加工指令重复上述工作

机电传动与控制

习题及答案 一、填空题 1.多轴拖动系统折算为单轴系统时，转矩折算依据折算前后功率不变的原则，转动惯量和飞轮转矩与运动系统的动能有关，可根据动能守恒原则进行折算。 2.生产机械的典型机械特性可以归纳为以下几种：恒转矩型、恒功率型、离心式通风机型和直线型。 3.要有效地缩短机电传动系统过渡过程的时间，应设法减小转动惯量和提高 动态转矩。 4.机电传动系统中，低速轴的转矩大，高速轴的转矩小。 5.生产机械对电动机调速系统提出的主要静态技术指标有调速范围、静差度、和平滑性。 6.直流电动机通过改变电源的正负极性来改变旋转方向，交流电动机通过 改变定子三相交流电的通电相序来改变旋转方向。 7.直流电动机常用的调速方法有改变电枢电压U 、改变电枢电路外串电阻Rad 和改变电动机主磁通 。 8. 三异步电动机主要由定子和转子构成。定子又称磁极，转子又称电枢。 9.一台三相异步电动机接入50Hz三相对称电源，额定运行时S=0.04，则此时转子感应电流的频率为 2 Hz。 10.三相交流异步电动机按照转子的结构可分为绕线式异步电动机和鼠笼式式异步电动机。 11.三相鼠笼式异步电动机的制动方法有回馈制动、反接制动和能耗制动三种。 12.单相异步电动机无自启动能力，常采用电容分相法和罩极法进行启动。 13.测速发电机是一种将转速信号变换成电信号的元件，它的输出电压与转速成正比。 14.同步电动机常采用异步启动法进行启动。 15.晶闸管的导通条件是阳极加正向电压与控制极加正向电压，晶闸管由导通转变为阻断的条件是阳极正向电压降低到一定值（或断开或反向）。 16.变频调速系统可以分为交交变频调速与交直交变频调速两大类。