《机械故障诊断学》课程教学大纲.doc

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机械工程——《机械故障诊断学》课程教学大纲

课程名称（中文）：

机械故障诊断学                   学分数：

 2学分

课程名称（英文）：

Mechanicalfailurediagnosis    课内学时数：

32（最低要求）                       上机（实验）时数：

4小时                          课外学时数：

4（最低要求）   

教学方式：

课堂授课                               

教学要求：

掌握机械设备状态监测与诊断技术的一般原理和方法，了解转轴组件、齿轮和滚动轴承的失效形式，掌握机械设备状态监测的测点布置、信号获取和监测系统构建方法，能够运用信号处理方法分析设备状态及提取特征信号，学习和掌握各种故障诊断方法以及监测手段。

课程内容简介（500字以内）：

本课程内容分为机械系统动态信息处理和状态识别、典型机械零部件的故障诊断以及其它常用的状态监测技术三部分。

具体内容包括：

故障诊断技术的发展前沿；机械图象时域、频域及时频分析方法及其建模与识别；转轴组件、滚动轴承和齿轮的失效形式及其诊断方法；转子动平衡理论与方法；声学监测诊断技术；润滑油样分析等。

通过课程的学习，旨在使学生理解和掌握机械监测诊断领域的基础理论和方法及系统深入的专门知识，提高独立解决工程实际中设备运行维护与维修问题的能力，培养学生的科研创新能力。

课程大纲：

第1章概论

1.1机械故障诊断学的内容和方法

1.1.1状态监测与故障诊断技术的重要性

1.1.2故障分类与故障诊断学的内涵

1.1.3机械故障诊断过程

1.1.4状态监测和故障诊断主要研究领域

1.2故障诊断信息的来源和获取

1.2.1直接观察

1.2.2振动噪声测量

1.2.3磨损残余物测定

1.2.4整机和零件性能测定

1.2.5监测诊断系统

1.3机械故障诊断的类型

1.3.1功能诊断和运行诊断

1.3.2定期诊断和连续监控

1.3.3直接诊断和间接诊断

1.3.4常规工况和特殊工况诊断

1.4机械故障诊断技术的现状和发展

1.4.1事后维修

1.4.2定期维修

1.4.3预知维修

1.4.4智能维护

第2章机械图像分析基础

2.1时域分析方法

2.1.1机械图象分类

2.1.2机械图象的随机性

2.1.3机械图象的分布密度函数

2.1.4机械图象的统计特征参数

2.1.5随机机械图象中的平稳性

2.1.6各态历经性（遍历性）

2.1.7相关函数

2.2频域分析方法

2.2.1傅立叶展开（傅立叶级数）

2.2.2傅立叶变换（傅氏变换）

2.2.3自功率谱密度函数

2.2.4互功率谱密度函数

2.3脉冲响应与传递函数

2.3.1基本概念

2.3.2传递函数计算

2.4时域与频域的转换

2.4.1采样定理

2.4.2离散傅立叶变换与快速傅立叶变换

第3章机械图像的建模与识别

3.1时序模型的概念

3.1.1时间序列（Timeseries）的定义

3.1.2时间序列的模型

3.1.3Z变换

3.1.4ARMA,AR,MA三模型的关系

3.2自回归模型的性质、系数和阶数

3.2.1自回归模型性质

3.2.2自回归模型系数

3.2.3自回归模型阶次

3.2.4自回归模型的预报

3.3自回归谱的概念和应用

3.3.1自回归谱的概念

3.3.2自回归谱的优点

3.3.3自回归谱的应用

第4章机械信号处理的特殊方法及新进展

4.1时域平均方法

4.1.1基本原理

4.1.2应用实例

4.2倒频谱分析方法

4.2.1基本原理

4.2.2应用实例

4.3信号时频分析方法

4.3.1短时傅立叶变换

4.3.2 Wigner-Ville分布

4.3.3小波变换

4.4信号解调分析方法

4.4.1平方解调法

4.4.2Hilbert解调法

第5章转轴组件的振动监测技术

5.1转轴组件的振动剖析和限值

5.1.1转轴组件基本概念

5.1.2导致亚同步振动的原因

5.1.3转轴组件的振动监测方式

5.1.4转轴组件的振动限值

5.2转轴组件振动原因识别

5.2.1常态频域分析（稳态分析）

5.2.2暂态频域分析（瞬态分析）

5.2.3汽轮机组高压缸转子径向碰磨故障分析

5.3现场动平衡技术

5.3.1动平衡基本概念

5.3.2现场动平衡基本原理

第6章滚动轴承的振动监测技术

6.1滚动轴承失效的基本形式

6.1.1磨损失效

6.1.2疲劳失效

6.1.3腐蚀失效

6.1.4断裂失效

6.1.5压痕失效

6.1.6胶合失效

6.2滚动轴承的故障监测方法

6.2.1振动监测诊断

6.2.2温度监测诊断

6.2.3声学监测诊断

6.2.4磨屑分析

6.2.5油膜电阻法

6.2.6光纤监测技术

6.3滚动轴承的振动监测分析方法

6.3.1振动测点位置选择及要求

6.3.2振动信号测试与分析诊断方法

6.3.3滚动轴承振动标准

6.3.4轴承故障特征频率计算公式

6.4机车轮对滚动轴承监测诊断应用

6.4.1 机车故障诊断现有方法的不足

6.4.2 第二代小波解调分析

6.4.3混合智能诊断

6.4.4诊断案例介绍

第7章齿轮箱的振动监测技术

7.1齿轮和齿轮箱的失效原因分析

7.1.1常见齿轮的失效形式

7.1.2疲劳裂纹的产生原因分析

7.2齿轮和齿轮箱的振动剖析

7.2.1齿轮振动的力学模型

7.2.2齿轮载荷的周期性

7.2.3齿轮传递误差的测量

7.2.4振动、噪声产生机理

7.3齿轮箱振动信号分析方法

7.3.1频域诊断

7.3.2时域诊断

7.3.3时频诊断

7.4齿轮箱的故障诊断案例

7.4.1大型矿山电铲提升系统振动分析

7.4.2齿轮箱止推夹板端面摩擦故障分析

第8章其它故障诊断技术简述

8.1声学监测诊断技术

8.1.1声学基础

8.1.2噪声诊断方法

8.1.3超声波诊断方法

8.1.4声发射诊断方法

8.2润滑油样分析

8.2.1润滑油的常规分析及监测

8.2.2润滑油光谱分析技术

8.2.3润滑油铁谱分析技术

参考教材名称：

屈粱生、何正嘉编著：

《机械故障诊断学》，上海：

上海科技出版社，1986年。

主要参考书：

1）黄文虎等.《设备故障诊断原理、技术及应用》，北京：

科学出版社，1997年

2）徐 敏等.《设备故障诊断手册》，西安：

西安交大出版社，1998

3）钟秉林等.《机械故障诊断学》，北京：

机械工业出版社，1998

4）何正嘉等.《机械设备非平稳信号的故障诊断原理及应用》，北京：

高等教育出版社，2001年

预修课程（最低要求）：

机械工程测试技术，信号处理、机电控制工程基础

适用专业：

机械工程，仪器科学与技术