《机械故障诊断学》课程教学大纲.doc

1、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)：Mechanical failure diagnosis 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

2、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

3、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

4、.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（Time series）的定义3.1.2时间序列的模型3.1.3 Z变换3.1.4 ARMA ,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

5、.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4.3.2Wigner-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4.4.2 Hilbert 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.

6、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

7、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

8、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，19983) 钟秉林等. 机械故障诊断学，北京：机械工业出版社，19984) 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