设备状态监测与故障诊断期末作业1(李景20110702199)

机械故障诊断技术课后复习资料

机械故障诊断技术 （第二版张建）课后答案 第一章 1、故障诊断的基础是建立在能量耗散的原理上的。 2、机械故障诊断的基本方法课按不同观点来分类，目前流行的分类方法有两种：一是按机械故障诊断方法的难易程度分类，可分为简易诊断法和精密诊断法；二是按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为直接观察法、振动噪声测定法、无损检测法、磨损残余物测定法、机器性能参数测定法。 3、设备运行过程中的盆浴曲线是指什么？ 答：指设备维修工程中根据统计得出一般机械设备劣化进程的规律曲线（曲线的形状类似浴盆的剖面线） 4、机械故障诊断包括哪几个方面内容？ 答：（1）运行状态的检测根据机械设备在运行时产生的信息判断设备是否运行正常，其目的是为了早期发现设备故障的苗头。 （2）设备运行状态的趋势预报在状态检测的基础上进一步对设备 运行状态的发展趋势进行预测，其目的是为了预知设备劣化的速度，以便生 产安排和维修计划提前做好准备。 （3）故障类型、程度、部位、原因的确定最重要的是设备类型的确定，它是在状态检测的基础上，确定当机器已经处于异常状态时所需进一步解决的问题，其目的是为了最后诊断决策提供依据。 5、请叙述机械设备的故障诊断技术的意义？ 答：设备诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部是正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。机械设备的故障诊断可以保证整个企业的生产系统设备的运行，减少经济损失，还可以减少某些关键机床设备因故障存在而导致加工质量降低，保证整个机器产品质量。 6、劣化曲线沿横、纵轴分别分成的三个区间分别是什么，代表什么意义？ 答：横轴包括1、磨合期 2、正常使用期 3、耗损期纵轴包括1、绿区（故障率最低，表示机器处于良好状态）2、黄区（故障率有抬高的趋势，表示机器

[诊断学,教学改革,故障]关于《机械故障诊断学》的教学改革研究

关于《机械故障诊断学》的教学改革研究 随着现代工业的发展，机械设备的故障诊断技术日益得到重视，已经成为保障生产系统安全稳定运行和提高产品质量的不可或缺的重要手段及关键技术。目前，机械故障诊断在电力、化工、冶金、机械等大型企业得到了十分广泛的应用。此外，在现代机械制造系统中，如：柔性制造系统、计算机集成制造系统等，故障诊断技术也具有相同的重要性。机械故障诊断学作为学习故障诊断技术的专门课程，是近年来发展迅速的一门实践性、综合性、多学科交叉的学科。就学科本质而言，是属于动态系统辨识的研究范畴;就工程特点而言，是研究机械设备运行状态的科学。 在很多高校，机械故障诊断学已经成为机械工程、仪器仪表和能源动力等学科专业研究生培养体系中一门重要的选修课程，有些高校甚至还把该课程列为必修课程。我校近几年作为选修课开设了这门课程，但在该课程的教学过程中，主要还是从理论来到理论去，在理论联系实际方面还有许多工作要做。为了提高学生对该课程在工程实践中应用的认识，并提高教学质量和效果。我们提出了新的教学改革思路，主要包括是增加学生讲解环节、讨论环节、与工程实践相结合及实验教学等环节，并且对课程的考核方式也进行了改革。期望这些教学改革可以显著提高这门课程的教学效果，使得其在研究生的就业及工作中能够真正的发挥作用。 一、机械故障诊断学教学现状 目前，在机械故障诊断学的教学过程中，存在不少问题，其中的主要问题如下。 1.内容广泛。机械故障诊断学是多学科综合的课程，与数学、信号处理、传感器、人工智能等学科关系密切。本课程主要包括：信号检测、动态系统分析、故障诊断的人工智能方法、故障诊断的工程应用等，知识面非常宽广。因此，理论性非常强，我们以前讲授这门课程的时候，也都是特别注重理论，所以教学效果还有待提高。 2.学生基础薄弱。机械故障诊断学是为动力机械与工程专业的研究生开设的一门专业选修课，但是学生以前本科所学专业基本上都是热能工程或机械制造及其自动化专业。对于在故障诊断中占有重要地位的振动基础、传感器等的基础知识几乎都不具备。因此，从一开始，学生在听课的时候就感觉非常难，例如对于时域中的时间序列模型预测及频谱分析中各种频域概念很难理解。此外，有不少同学还没有接触过Matlab软件，或者说对此软件还是一知半解，课程后面的一些作业都很难完成。 3.与工程实际结合不紧密。以前在教学过程中，我们主要强调理论知识的讲解，和工程实际的结合不是非常紧密。因此，很多理论知识，即使学生学习过了，也不知道在工程实际中有什么用处。理论教学与工程实际仍然存在一定的距离。 4.缺少实验教学环节。在以前的教学环节中，由于缺少实验设备，没有安排实验教学环节。因此机械故障诊断总归是纸上谈兵。 5.考核方式单一。本课程一直以来都是采用大作业的形式进行考核，学生往往在交作业的前面几天进行突击，写出来的报告要么是格式不符合要求，要么就是大段地抄袭参考文献

机械故障诊断大作业滚动轴承

机械故障诊断大作业滚动轴 承 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

课程名称：机械故障诊断 设计题目：基于FFT的轴承故障诊断学院：机械工程系 班级： 学号： 姓名： 指导老师：李奕璠 2017年12月23日

摘要 滚动轴承是旋转机械中重要的零件，以往的动检工作对滚动轴承强烈振动原因分析不足，不能满足设备维修工作的需要。所以要定期对旋转机械进行动态监测，根据所测数据做出诊断分析，及时发现滚动轴承强烈震动情况。 傅里叶变换在故障诊断技术中是重要的工具，但傅里叶变换及其逆变换都不适合数字计算机计算，要进行数字计算机处理，必须将连续性信号离散化，无限长数据有限化，再进行采样和截断。这种算法称为有限离散傅里叶变换（DFT），为了提高效率，在DFT的基础上，运用快速傅里叶变换（FFT）对滚动轴承进行故障诊断。通过FFT方法分析轴承的信号图，对滚动轴承振动的产生原因进行深入分析，不断总结经验，提高故障分析能力，掌握造成滚动轴承强烈振动的原因，及时消除振动，为设备安全提供可行性措施。 关键词：滚动轴承；故障诊断； FFT

第1章绪论 1.1 滚动轴承概述 滚动轴承（rolling bearing）是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，引导滚动体旋转起润滑作用。 图1滚动轴承结构 滚动轴承是各类旋转机械中最常用的通用零件之一，也是旋转机械易损件之一。据统计，旋转机械的故障越有30%是由轴承故障引起的，它的好坏对机械的工作状况影响很大。轴承的缺陷会导致机器剧烈振动和产生噪声，甚至会

机械故障诊断综合大作业—航空发动机的状态监测和故障诊断

机械系统故障诊断 综合大作业 航空发动机的状态监测和故障诊断 1.研究背景与意义 航空发动机不但结构复杂，且工作在高温、大压力的苛刻条件下。从发动机发展现状看，无论设计、材料和工艺水平，抑或使用、维护和管理水平，都不可能完全保证其使用中的可靠性。而发动机故障在飞机飞行故障中往往是致命的，并且占有相当大的比例，因此常常因发动机的故障导致飞行中的灾难性事故。 随着航空科学技术的发展并总结航空发动机设计、研制和使用中的经验教训，航空发动机的可靠性和结构完整性已愈来愈受到关注。自70年代初期即逐步明确航空发动机的发展应全面满足适用性、可靠性和经济性的要求，也就是在保证达到发动机性能要求的同时，必须满足发动机的可靠性和经济性（维修性和耐久性）的要求。 可靠性工作应贯穿在发动机设计-生产-使用-维护全过程的始终。对新研制的发动机，应在设计阶段就同时进行可靠性设计、试验和预估；对在役的发动机，应经常进行可靠性评估、监视和维护。军机和民用飞机的主管部门，设计、生产、使用和维护等各部门，应形成有机的、闭环式的可靠性管理体制，共同促进航空发动机可靠性的完善和提高。 2.国内外进展 自70年代前期，国外一些先进的民用和军用航空公司即着手研究和装备发动机的状态监视和故障诊断系统。电子技术与计算机技术的迅速发展，大大促进了航空发动机的状态监视与故障诊断技术的发展。至今，监视与诊断技术作为一项综合技术，已发展成为一门独立的学科，其应用已日趋广泛和完善。 按民航适航条例规定航空发动机必须有15个以上的监视参数。现今美国普?惠公司由有限监视到扩展监视，逐步完善了其TEAMIII等系统，美国通用电气公司也不断在发展其ADEPT系统。 从各国空军飞机发动机的资料来看，大都采用了发动机状态监视与故障诊断系统。包括发动机监视系统EMS，发动机使用情况监视系统EUMS和低循环疲劳计数器LCFC等，同时为了帮助查找故障，近年来还发展了发动机故障诊断的专家系统，如XMAN和JET—X。美国自动车工程协会（SAE）E-32航空燃气涡轮监视委员会研究并颁布了一系列指南，包括航空燃气涡轮发动机监视系统指南、有限监视系统指南、滑油系统监视指南、振动监视系统指南、使用寿命监视及零件管理指南等。 我国相关民用航空公司和院校开展的发动机状态监测与故障诊断的研究工作已初见成效。并且对于新研制的高性能发动机已将实施状态监视列为重要的技、战术指标，因此正较全面的开展这方面的研究工作。但是总的看来，国内该项工作开展得还不够，亟待有计划、有步骤地借鉴国外的成功经验，发展并推广我们自己的状态监视与故障诊断技术，以适应飞机和发展的需要。

机械故障诊断学试题及答案)

机械故障诊断学作业简答题部分 1.简述通常故障诊断中的一般过程？ 机械设备状态信号的特征的获取；故障特征的提取；故障诊断；维修决策的形成 2.简述设备故障的基本特性。 3.什么是轴颈涡动力？并用图示说明轴颈涡动力的形成。 4.简述设备故障的基本特性。 5.简述突发性故障的特点。 不能通过事先的测试或监控预测到的，以及事先并无明显征兆亦无发展过程的随机故障。振动值突然升高，然后在一个较高的水平2，矢量域某一时刻发生突变，然后稳定。 6.请详细分析一下，转子不对中的故障特征有哪些？ 1.故障的特征频率为基频的2倍； 2.由不对中故障产生的对转子的激励力随转速增大而增大。 3.激励力与不对中量成正比，随不对中量的增加，激励力呈线性增大。 7.请详细分析防止轴承发生油膜振荡的措施主要有哪些？ 改进转子设计，尽量提高转子的第一阶临界转速； 改进轴承型式、轴瓦与轴颈配合的径向间隙、承载能力、长径比和润滑油粘度等因素，使失稳转速尽量提高。 8.设备维修制度有哪几种？试对各种制度进行简要说明。 1o事后维修 特点是“不坏不修，坏了才修”，现仍用于大批量的非重要设备。 2o预防维修（定期维修） 在规定时间基础上执行的周期性维修,对于保障人身和设备安全，充分发挥设备的完好率起到了积极作用。 3o预知维修 在状态监测的基础上，根据设备运行实际劣化的程度决定维修时间和规模。预知维修既避免了“过剩维修”，又防止了“维修不足”；既减少了材料消耗和维修工作量，又避免了因修理不当而引起的人为故障，从而保证了设备的可靠性和使用有效性。 9.监测与诊断系统应具备有哪些工作目标？监测与诊断系统的一般工作过程与步骤是怎

机械故障诊断大作业

机械故障诊断大作业 题目：基于小波分析的轴承故障诊断 指导教师：奕璠 班级： 学号： 姓名： 成绩： 西南交通大学峨眉校区机械工程系

基于小波分析的轴承故障诊断 摘要滚动轴承在机械设备中使用非常广泛，其工作状态直接影响整个设备的运行效率。对滚动轴承进行状态监测与故障诊断，能够避免重大事故的发生，获得较大的经济和社会效益。在多样化的现代信号数据处理方法中，小波分析比较适合非稳定信号分析处理，小波变换不仅能够给出信号的时间和频率的二维关系，还能根据信号局部特征调整其窗口宽度。采用Matlab编程快速地在计算机上实现基于小波分析的滚动轴承故障诊断。对正常或故障轴承的振动信号进行小波分解与重构，基于小波分解系数对含有故障特征频率的第一层细节信号进行小波重构并提取其Hilbert包络谱，从中找到并测出特征频率,并和根据理论计算得到的故障特征频率对比判断故障类型。 关键词：故障诊断小波分析 Matlab Hilbert包络谱特征频率 第一章绪论 滚动轴承是机器的易损件之一，据不完全统计，旋转机械的故障越30%是因为滚动轴承引起的，由此可见滚动轴承故障诊断工作的重要性。滚动轴承在机械设备中使用非常广泛，其工作状态直接影响整个设备的运行品质,对滚动轴承进行状态监测与故障诊断，能够避免重大事故的发生，获得较大的经济和社会效益。随着生产的需要，对轴承故障的检测方法也越来越多，其中，运用比较广发的集中方法是FFT、功率谱、倒谱分析、小波分析、经验模态分解、形态滤波、双谱分析。 小波变换是一种时频分析方法,可进行多分辨率分析，对轴承振动信号进行小波变换, 小波变换可以把振动信号分解成多个具有不同时间和频率分辨率的小波信号，同时对振动信号进行处理时就能有效地克服信号的泄漏和混叠等，从而可以在一个变换中同时研究低频长时现象和高频短时现象。使振动信号的检测和分析更符合于真实的情况。提取其中具有故障特征的细节信号进行重构;对重构信号做Hilben包络谱分析，从中检测出轴承的故障特征频率,据此判断故障类型。利用Matlab软件编程快速地实现了基于小波变换分析的滚动轴承故障判断。 第二章滚动轴承故障概述 1.滚动轴承故障的特征频率

大作业模板故障诊断

新疆农业大学机械交通学院 机械故障诊断课程论文题目： 姓名与学号： 指导教师： 年级与专业： 所在学院： 课程评分： 二零一一年月日

棉花异性纤维检测技术的研究综述 浙江大学－岑斌（生工052，3051315017） 【摘要】本文介绍和分析了目前为止绝大多数对皮棉中异性纤维检测的研究。这些研究从棉花杂质的几何、物理和成分官能团光谱特性入手，应用可见光机器视觉、红外波段光谱图像和断层X 光摄影等检测技术，采用数字图像处理和化学计量学分析方法，分类识别各种皮棉杂质。 关键词皮棉，异性纤维，检测 【Absatract】This paper has described and analyzed the vast majority of lint so far in the detection of the raw cotton foreign matters.Many researchers have applied different techniques to identify various contaminations of raw cotton based on their characteristics of geometry , physics and spect roscopy..These techniques are machine vision at visible light wave , infrared spect roscopy , X-ray micro-tomographic image , and so on. Keywords：Raw cotton, Foreign matters, Detection. 前言 我国采摘棉花大部分是人工摘拾。这样对异性纤维的控制很不利。由于棉农对异性纤维的危害认识不足，采摘交售棉花时习惯用编织袋装棉花、用有色的或非棉线绳绑扎棉袋口等。在采摘、装棉、晒棉、运棉和售棉等过程中,难免混入叶子、铃壳、种皮和异性纤维等杂质。严重影响了棉纺厂的产品质量。异性纤维是困扰纺织企业的一大难题．每年纺织企业都要投入大量的人力、物力、财力进行人工挑拣。显然，在纺织清理和加工的每个环节，研究快速检测原棉中杂质，减少并消除它，这对于提高加工质量和效率是非常必要的。 1.原棉杂质检测的主要手段 在检测棉花中叶子，茎皮，秆和异性纤维等杂质时，可以从其基本物理特性入手，例如颜色、形状、大小、密度、表面密度和重量等；也可以从其化学成分方面入手来识别这些杂质，比如荧光效应和官能团光谱特性等。在具体方法上，对杂质的检测有机器视觉（可见光波段）、X光断层摄影、红外波段光谱或图像和紫外荧光光谱或图像等；在对杂质定性和定量分析的方法上，主要有固定线性判别式、聚类算法、贝叶斯学习算法和贝叶斯加权K均值聚类算法等数字图像处理方法。 根据以上皮棉杂质检测技术的特点，从原理上可分为基于图像技术的杂质检测研究和基于分光技术的杂质检测研究。一些典型的研究见表1。 表1 棉花杂质检测研究的文献整理 类型范围检测设备杂质类型检测率识 别率（％） 文献 静态国内显微近红外成 像无色塑料、黄麻、编织袋、白 头发丝、白羊毛、猪鬃 —郏东耀等人，2004

作业检查情况反馈表

作业检查情况反馈表 教师布置作业、学生完成作业、教师批改作业是教学工作中不可或缺的一个环节。为了更好的推进教学工作的发展，教导处在6月19日—20日对全校七八年级各科作业做了一次全面的检查，现将情况总结如下： 一、作业收缴情况 在班主任的配合下，19日下午两点半以前各班都能按要求收齐各科作业并及时送到检查处，但是也有个别科目没有送检：生物、美术。美术因为科目的特殊性，多以手工作品的形式呈现出来，教师在收缴打分后将作品第一时间返还给了学生，没有保存，所以不参加检查。生物科目据学生反映，一学期以来没有布置作业，所以没有送检。 二、作业检查情况 （一）优点 1、大多数教师都能及时收缴作业，作业本数基本上与学生人数相符，而且作业本保存完整，许多学生都按老师的要求装订了作业本。 2、大多数任课教师能根据自己学科特点来布置作业，作业次数足，作业量适中，作业本整齐。 3、大多数教师都能及时的收作业、批作业，作业批阅次数基本上与作业布置、完成次数相一致，没有拖时间，作业批阅的时效性强。 4、大多数教师作业批改认真仔细，对每一道题给出了对错判断，没有一个日子写到底，也没有用一个简单的“阅”敷衍了事。特别是语文教师的作文批改都能给学生给出中肯的评语。（二）问题 1、学校虽然制定了作业批改细则，但是教师执行不到位。各科作业都有一些问题。许多教师还是在按部就班的批改作业，没有按照学校规定执行。 2、等级评价不规范，有的教师习惯用“优、良”，有的教师习惯用“A、B”，有的教师习惯不写评价，只写“阅”和日期。 3、缺少激励性评语，偶尔会有教师写个“好”、“加油”，但是屈指可数。基本上是无评语式批改， （三）建议 1、希望各教研组利用教研活动时间能更好的了解学生的作业批改细则，制定出本学科作业批改的基本模式。 2、希望各教研组长能担当起责任，在定期的教研活动后能不定期的抽查一下，检查一下本组教师作业批改情况并及时给予指导意见，保证作业的有效性，不要让作业沦为形式。 3、建议教师能将作业作为一个与学生沟通的平台，在批改中能多一些温暖的鼓励的话语，

2016-别克威朗-汽车故障诊断与排除作业记录表(中)ok

故障诊断作业表第1页共9页 1 2016年汽车故障诊断与排除作业记录表（中职组） 发动机控制系统 故障描述 项目 作业记录内容 备注 一、前期准备 （不需要填写） 二、安全检查 （不需要填写） 三、仪器连接 （不需要填写） 动力控制系统故障诊断 四、故障现象确认 确认故障症状并记录症状现象 （根据不同故障范围， 进行功能检测， 并填写检测结果） 五、故障代码检查 选手号码: 开始时间: 结束时间: 成 绩: 整车型号 车辆识别代码 发动机型号

六、正确读取数据 和清除故障码 （当定格数据和动态数据中不存在反应故障码特征的相关数据时，应填写“无”。）1、定格数据记录（只记录故障发生时的数据帧内容）包括: 1 ）基本数据 2）定格数据中除基本数据外的反应故障码特征的相关数据 2、与故障码特征相关的动态数据记录 3、清除故障码 4、确认故障码是否再次出现，并填写结果 ★如果没有故障代码 或无定格数据则无需 填写。 ★如果没有故障代码 或无定格数据则无需 填写。 2 故障诊断作业表第2页共9页

七、确定故障范围 八、基本检查 九、部件测试根据上述检查进行判断并填写可能故障范围。 对被怀疑的部件进行部件测试。 ★在不做部件拆装的 情况下所作的外观检 查 部件检测结果判定 对被怀疑的线路进行测量: ★此处填入的是选手 检查后的最终判断结 果。 ★某些难以在比赛中 进行检查的，在选手 提出后会由裁判告知 是否正常，选手只需 填入此表即可。 ★检查方式可多样， 但需规范、准确、全 故障诊断作业表第1页共9页3

十、电路测量1）注明插件代码和编号，控制单元针脚代号以及测量结果: 2 ）相关波形（将波形填入记录下表） 波形检测记录单面，裁判会根据选手实际作业步骤进行评判。 2 故障诊断作业表第4页共9页

故障诊断综合大作业

空间站的安全监测与自主维护装置构思 机自24 王东岳 2120101087 一、背景与意义 在过去的几十年中,世界各国在发展航天技术的过程中,由于错综复杂的原因,发生了数以千计的事故,数以万计的故障。特别在研制初期这种情况尤为明显,可以说世界各国的航天器是在不断出现事故和故障中发展起来的。当前,发展载人航天技术已成为世界航天的发展热点,空间站更是其中的一位佼佼者。它是一项投资巨大、技术复杂的综合性大型航天工程,因此加强空间站的安全保障,尤其是设计初期的安全计划则成了一项必不可少的关键工作,其中故障监测报警、诊断和恢复技术成为航天事业中保障航天器安全,提高可靠性,降低风险的有效对策。 空间站是机械、电子、材料、控制、推进、能源、通讯以及航天医学和生物学、计算机技术、遥感技术、天体物理等多学科最新的尖端成果的协同运用，造价极其昂贵的大型复杂系统，而且要在数以年计的任务时间内可靠运行。因此，空间站的设计必须要求具备故障检测和诊断能力，这是提高空间站可靠性的极为重要的补充，也是空间站设计中的一个不容忽视的至关重要的环节。 二、国内外展综述 故障检测、报警与诊断技术随着80年代初期以来人工智能和专家系统技术在各个民用行业的兴起和成功应用,在载人航天事业中占有越来越关键的地位。故障诊断系统已与空间站的各分系统,各软、硬件配置集为一体。以空间站站上火灾的预防和控制方法的具体应用也可看出故障检测、报警与诊断技术的渗透:故障检测系统实时监测站上环境中的温度、放射线、烟雾因子以及空气化学成分等的变化,或产生报警,或由诊断系统诊断后提出对策,由站上的多专家系统(站上二氧化碳,氮,Halan1301为灭火专家) 进行故障隔离。 故障检测诊断技术一直是载人航天器发展的一大特色,经历了60年代简单的状态监测(水星号),70年代初的基于算法的故障监测(阿波罗计划)和80年代基于知识的智能诊断(航天飞机),智能诊断进一步发展到目前的基于模型的自主诊断(空间站)。基于模型的故障诊断方法已成为目前故障诊断方法的研究热点,它结合系统的物理特性和有限的经验知识有效地进行诊断。基于模型的诊断专家系统尤其适合于经验知识少,领域专家与能力较弱的空间站站上故障诊断、隔离和恢复,对紧急的、危及航天员安全和空间站安全的故障进行自主诊断和局部处理。 国内对航天器在轨故障检测和诊断技术研究较晚，主要由航空航天研究院校所承担。北京控制工程研究所研制出了卫星控制系统实施故障诊断专家系统原型（SCRDES）。 在“东方红3号”、“资源1号”、“资源2号”和神舟飞船等型号中采用了系统诊断和重构等智能化技术。哈尔滨工业大学分别与中国空间技术研究院等单位合作对载人障诊断进行了深入的研究,取得了一定的经验,并且已经分别开发出故障诊断原型系统 [15]。但是,国内所开发的大部分故障诊断系统基本上还属于实验型,距离实用化阶段 还有许多工作要做,而且主要以地面诊断为主。 三、方案设计 （1）已有方案及对比分析

故障诊断大作业

作业名称：FFT滚动轴承故障诊断 院系：机械工程系 学号：20107150 姓名：龚华德 指导教师：李奕璠 西南交通大学峨眉校区

傅里叶分析滚动轴承的故障诊断 龚华德 西南交通大学峨眉校区，四川峨眉 614200 摘要：傅里叶变换用来分析分段平稳信号或者近似平稳信号犹可，在机械工程中有着重要的应用。对于故障诊断中的非平稳信号，应用时频分析方法进行故障特征提取是完全可行的，也是故障诊断发展的必然趋势。提出了一种固定结构的快速傅立叶变换(FFT)改进算法，通过改变蝶形结构使运算过程中的每一级结构保持相同，从而减少中间结果的存取寻址时间，达到简化运算步骤、提高运算效率的目的。用此算法对一数控磨床的机械故障信号进行分析，顺利诊断出故障原因和所在位置，为排除故障提供了依据。与经典FFT算法相比，效率提高大约7.23%，表明该算法具有一定的实用性和有效性。 Abstract：Fourier transform is used to analyze piecewise stationary signal or approximate stationary signal still can, in mechanical engineering has important applications. For the diagnosis of non-stationary signals, the application of time-frequency analysis method for fault feature extraction is entirely feasible, and it is an inevitable trend in the development of fault diagnosis.Fixing structure presents a Fast Fourier Transform (FFT) algorithm, by changing the butterfly structure of the operational structure of each stage of the process remains the same, thereby reducing the seek time access to the intermediate results, to simplify the operation step, to improve operation efficiency. With this algorithm a CNC grinding mechanical failure signal analysis, successfully diagnose the cause and location of the fault, provided the basis for the troubleshooting. Compared with the classical FFT algorithm, efficiency improved by approximately 7.23%, indicating that the algorithm has a certain practicality and effectiveness. 关键词：快速傅立叶变换(FFT)，滚动轴承，故障诊断 一、概述

机械故障诊断大作业滚动轴承

机械故障诊断大作业滚动 轴承 Prepared on 22 November 2020

课程名称：机械故障诊断设计题目：基于FFT的轴承故障诊断 学院：机械工程系 班级： 学号： 姓名： 指导老师：李奕璠 2017年12月23日 摘要 滚动轴承是旋转机械中重要的零件，以往的动检工作对滚动轴承强烈振动原因分析不足，不能满足设备维修工作的需要。所以要定期对旋转机械进行动态监测，根据所测数据做出诊断分析，及时发现滚动轴承强烈震动情况。 傅里叶变换在故障诊断技术中是重要的工具，但傅里叶变换及其逆变换都不适合数字计算机计算，要进行数字计算机处理，必须将连续性信号离散化，无限长数据有限化，再进行采样和截断。这种算法称为有限离散傅里叶变换（DFT），为了提高效率，在DFT的基础上，运用快速傅里叶变换（FFT）对滚动轴承进行故障诊断。通过FFT方法分析轴承的信号图，对滚动轴承振动的产生原因进行深入分析，不断总结经验，提高故障分析能力，掌握造成滚动轴承强烈振动的原因，及时消除振动，为设备安全提供可行性措施。 关键词：滚动轴承；故障诊断； FFT

第1章绪论 滚动轴承概述 滚动轴承（rolling bearing）是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，引导滚动体旋转起润滑作用。 图1滚动轴承结构 滚动轴承是各类旋转机械中最常用的通用零件之一，也是旋转机械易损件之一。据统计，旋转机械的故障越有30%是由轴承故障引起的，它的好坏对机械的工作状况影响很大。轴承的缺陷会导致机器剧烈振动和产生噪声，甚至会引起设备的损坏。因此，对重要用途的轴承进行工况检测与故障诊断是非常必要的。 本次任务 本次总共给出了4组通过现场测试得到的滚动轴承运行数据，包括1组正常轴承数据，1组内圈故障数据，1组外圈故障数据，1组滚动体故障数据。这4组数据的文件名分别为1. mat， 2. mat， 3. mat， 4. mat。但是，1. mat并不意味其为正常轴承，2. mat 并不意味其为内圈故障轴承，以此类推。 轴承型号为SKF 6205-2RS JEM。转速1750 rpm。信号采样频率为12000 Hz。选用合适的信号分析方法，利用Matlab软件编程，对上述4组信号进行分析，得到每一组数据分别代表哪一类状态的轴承，从而实现滚动轴承的状态判断与故障诊断。

有限元大作业

风电主轴承有限元分析 XXX 摘要：基于有限元法在接触问题中的应用，对风电主轴承进行非线性分析。以轴承外圈的内表面和内圈的外表面为目标面，以滚子为接触面创建接触对分析滚子的接触应力情况。最大应力值出现在滚子边缘出，对最大承载滚子环向接触应力分析表明，有限元分析结果与理论计算结果相近，验证了利用有限元法分析风电主轴承应力状态的可行性。 关键词：风电主轴承；接触应力；有限元分析 0 引言 随着传统能源的日益枯竭以及环境污染问题愈发严重，风能作为一种清洁的的可再生能源近些年受到越来越多的关注。风力发电技术已广泛运用于世界各地。一些发达国家风力发电产业已得到了迅猛发展，技术日趋成熟，并开始走向产业化规模化发展阶段[1-3]。 风电主轴承是风力发电机重要的组成部分。其结构形式图下图1所示。据统计，如今安装的所有风力发电机中，采用主轴轴承支撑原理的占总数的75-80％[4]，这种支撑是轴承内圈安装在旋转的主轴上，外圈固定在单独的轴承座上，相对于圆锥滚子轴承或圆柱滚子轴承来说，主轴轴承位置处轴产生变形，需要轴承具有一定的调心作用，所以都采用了调心滚子轴承。近年来由于计算机技术的飞速发展，轴承的受力分析计算已经普遍采用有限元分析的方法，能够准确合理地解决轴承复杂的非线性接触问题，为轴承的分析和计算提供了一种新的方法，成为未来的一个发展方向。在机械设备的设计过程中,对受力较大且复杂的零件进行受力分析,校核其整体和局部强度并进行合理的布局设计,是为了防止因应力过大而导致在实际工作中损坏或寿命降低[5]。本文主要运用ANSYS Workbench有限元软件对风电主轴承进行静力学计算，分析轴承内部结构参数对轴承载荷分布和最大接触应力的影响规律。 图1 风电主轴承结构及安装图 1 有限元分析过程 1.1 风电轴承有限元分析基本步骤 不同的物理性质和数学模型的问题,有限元法求解的基本步骤是相同的,只不过 具体公式推导和运算求解不尽相同。有限元分析求解问题的基本计算步骤[6]: 1.问题及求解域定义； 2.求解域离散化； 3.确定状态变量及控制方法； 4.单元推导；

机械故障诊断大作业滚动轴承

课程名称：机械故障诊断 设计题目：基于FFT的轴承故障诊断学院：机械工程系 班级： 学号： 姓名： 指导老师：李奕璠 2017年12月23日

摘要 滚动轴承是旋转机械中重要的零件，以往的动检工作对滚动轴承强烈振动原因分析不足，不能满足设备维修工作的需要。所以要定期对旋转机械进行动态监测，根据所测数据做出诊断分析，及时发现滚动轴承强烈震动情况。 傅里叶变换在故障诊断技术中是重要的工具，但傅里叶变换及其逆变换都不适合数字计算机计算，要进行数字计算机处理，必须将连续性信号离散化，无限长数据有限化，再进行采样和截断。这种算法称为有限离散傅里叶变换（DFT），为了提高效率，在DFT的基础上，运用快速傅里叶变换（FFT）对滚动轴承进行故障诊断。通过FFT方法分析轴承的信号图，对滚动轴承振动的产生原因进行深入分析，不断总结经验，提高故障分析能力，掌握造成滚动轴承强烈振动的原因，及时消除振动，为设备安全提供可行性措施。 关键词：滚动轴承；故障诊断；FFT 2

3 第1章 绪论 1.1 滚动轴承概述 滚动轴承（rollingbearing ）是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，引导滚动体旋转起润滑作用。 图1滚动轴承结构 滚动轴承是各类旋转机械中最常用的通用零件之一，也是旋转机械易损件之 一。据统计，旋转机械的故障越有30%是由轴承故障引起的，它的好坏对机械的工作状况影响很大。轴承的缺陷会导致机器剧烈振动和产生噪声，甚至会引起设备的损坏。因此，对重要用途的轴承进行工况检测与故障诊断是非常必要的。 1.2 本次任务 本次总共给出了4组通过现场测试得到的滚动轴承运行数据，包括1组正常轴承数据，1组内圈故障数据，1组外圈故障数据，1 组滚动体故障数据。这

大学机器人选修课的大作业2

《机器人技术基础》课程考核大作业一、进行课程学习考核（大作业形式）的目的： 工业机器人系统设计是专业选修课的一个理论与实践相结合的教学环节，是机械类基础课程的延伸，可以巩固和加强机械类基础课程学习和工程应用知识的拓展，可以为毕业设计和就业工作打下良好基础，其目的是： 1、通过资料查询与整理，联系生产实际，运用所学过的知识，使学生得到对课题的论证与分析、问题解决对策、自主学习、团队合作等能力的培养。 2、利用机械类的前序课知识，学会并掌握工业机器人系统设计的特点及方法，学会并掌握工业机器人系统设计中“总体方案设计”、“参数设计”、“组成机构原理与分析”、“机械结构装置设计”、“控制系统设计”等方面的一般方法和技术要求。 3、加强机械设计中基本技能的训练，如：设计计算能力，运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力，以及机械、电气系统的综合运用能力。 二、同学可以选择的课题领域： 1.玻璃、陶瓷加工业用的工业机器人 2.化学工业中应用的工业机器人 3.建筑行业应用的工业机器人 4.塑料工业中应用的工业机器人（如：装配、搬运） 5.用于包装工业的工业机器人 6.电气和电子工业中应用的工业机器人：工件搬运和存放的工业机器人 7.特殊行业应用的工业机器人（如：医疗、残疾、家庭） 8.用于金属生产和加工的工业机器人 9.用于木加工业的工业机器人：木加工行业装配和搬运的工业机器人 10.用于食品供应和加工的工业机器人：食品工业中的装配和搬运的工业机 器人 11.承担复杂机具搬运任务的工业机器人 12.搬运和托盘堆码应用的工业机器人 13.普通机械制造领域的装配和搬运作业的工业机器人 14.用于机床上下料件的工业机器人 15.用于粘接和密封的工业机器人 16.用于金属生产和加工的工业机器人 17.锻冶场所装卸的工业机器人 18.金属生产和加工业的装配和搬运的工业机器人 19.用于压铸和注模成型机装卸的工业机器人 三、设计内容与要求： 1．介绍所选工业机器人系统的组成及各部分的关系，理解其机、电组成系统的要求（包括：需求分析、功能分析与分解、功能求解与集成、设计方案的形成、方案的评价等），掌握工业机器人系统方案设计的主要进程以及各阶段的主要工作内容，初步领会工业机器人系统的设计方案及一般程序。

学校教师备课作业检查记录表

城东学校教师备课检查记录表 备课教师任教 年级 学科语、数、科检查人 查阅 日期 评估结果评估内容、要求 优良一般较差 教材学情 分析 教材分析突出重点、难点、学情分析合情合理。 1、教学目标科学、全面、恰当。教学目标 2、紧紧围绕教学目标设计教学过程。 教学重点教学重点、难点分析透彻，符合教材和学生具 难点体情况。 1、教学过程完整、教案较详细。 2、既有教法又有学法的设计。 教学 3、着力于全体学生积极性的调动、主体性的 程序 发挥。 设计 4、新课程标准的精神在教学设计中能较好地 体现。 5、能使用电教媒体辅助教学。 1、板书设计完整、简洁、突出重点。板书 和练习 2、有作业设计、注重双基、能力训练。 教学反思有具体的内容，反思深刻。 总体评价等级 查后点击 小学数学教研组活动记录 1

人员: 全体数学教师 会议内容: 一、学习社会发展对小学数学教学的新要求。 二全体教师观看视频《三角形》。 三、全体教师针对案例讨论本节课超前意识、开放意识、主体意识如何体现的并进行交流。 四、对参加区年级组教研活动进行反思和总结。 五、对毕业班学月检测进行分析、总结并提出整改措施。 城东学校作业情况检查表 学科语、数班级作业本数任课 教师 检查人 查阅日期 指标评价内容描述性评价 题型多样，思考性作业占比 作业设相当 计情况 日均作业量用时符合规定 作业有梯度、层次 学生作书写端正，书面整洁 业情况 正确率与错误率 批改是否及时？（包括订正 后批改即二次批改） 批改是否认真，批改字迹、 符号清楚 教师批 有无漏批、错批改情况 有无批语，比重如何 批改次数，与教学进度是否 相符 作文眉批、总批、旁注达教 学要求，有助学生改进，能 提高积极性 综合 评价 2

15.机械振动故障诊断-2017

《机械振动与故障诊断》课程教学大纲 课程代码：010132013 课程英文名称：Mechanical Vibration and Fault Diagnosis 课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0 适用专业：机械设计制造及其自动化专业 大纲编写（修订）时间：2017.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 机械振动与故障诊断是机械设计制造及其自动化专业机械设计方向的专业基础课，是设备现代化管理的重要内容之一。通过本课程的学习，使学生掌握机械振动与故障诊断的基础知识、基础理论、基本方法以及机械振动与故障诊断在工程领域的应用。同时，通过一些工程实例的研究，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，并具备从事机械设备状态监测与故障诊断的基本技能。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1．要求掌握机械振动的基本理论知识和分析方法。 2．具有建立典型机械结构的力学模型的能力，并能够确定其边界条件和初始条件。 3．掌握用解决工程实际问题机械振动的能力。 4．掌握机械设备故障诊断技术的基础理论、诊断方法和手段以及旋转机械设备的振动的监诊断技术。 （三）实施说明 1．本课程主要内容：对于单自由度系统，主要研究各种类型振动的特性和响应求解及其参数的确定，并通过一些例子说明振动的应用。多自由度系统是机械振动的重点，必须给予充分的重视，对于影响系数法，着重于应用其定义建立系统的运动方程。通过实例讲清计算固有频率的数值方法。振型正交性要给出完整的证明，要振型叠加法的解题步骤，并通过例子加以说明。故障诊断技术主要讲述机械设备振动监测以及信号处理的基础理论、诊断方法和手段以及旋转机械设备的振动的监诊断技术。在教学过程中注意理论与工程实际的相结合，在讲清基本理论的基础上突出工程实际问题应用。 2．教学方法和教学手段：积极开展多媒体教学和实际工程案例教学，充分利用幻灯、投影仪、音像、CAI等现代化教学手段，将该领域的一些科研成果作为案例，在课堂上为学生演示。以提高课堂效率和教学效果，激发学生的学习兴趣。 3.课外作业，布置一定课外作业，让学生巩固、加深对课堂所学内容的理解，掌握机械振动方法。 4．对学生的要求：基于学业规范的要求（道德行为规范、作业规范、实验规范等）,学生应遵守《沈阳理工大学学生手册（本科生）》中的有关条例，上课时认真听讲，下课有一定时间复习，独立完成作业，做到不迟到、不早退。 5.教师执行本大纲时，应着眼于基本概念和设计方法的讲解，至于各章节的教学顺序，教学环节和教学手段等不完全拘泥于大纲所限，充分发挥教师的能动性、创造性。 （四）对先修课的要求 在学习本课程之前，必须先修完高等数学、线性代数、工程力学、机械设计课程，并达到这

机械故障诊断作业

机械故障诊断 绪论：机械设备状态监测与故障诊断：是识别机械设备(机器或机组)运行状态的一门综合性应用科学和技术，它主要研究机械设备运行状态的变化在诊断信息中的反映；通过测取设备状态信号，并结合其历史状况对所测信号进行处理分析，特征提取，从而定量诊断(识别)机械设备及其零部件的运行状态(正常、异常、故障)，进一步预测将来状态，最终确定需要采取的必要对策的一门技术。主要内容包括监测、诊断(识别)和预测三个方面。机械设备是现代化工业生产的物质技术基础，设备管理则是企业管理中的重要领域，也就是说，企业管理的现代化必然要以设备管理的现代化作为其重要组成部分，机械设备状态监测与故障诊断技术在设备管理与维修现代化中占有重要的地位。 机械设备状态监测与故障诊断技术在满足可靠性、可用性、维修性、经济性、安全性要求中，扮演着越来越重要的角色。机械故障的诊断的意义当然是不可忽略的。第一，有利于提高设备管理水平，“ 管好、用好、修好”设备，不仅是保证简单再生产的必要条件，而且能提高企业经济效益，推动国民经济持续、稳定、协调地发展。机械设备状态监测与故障诊断是提高设备管理水平的一个重要组成部分；第二，避免重大事故发生，减少事故危害性，现代设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度越来越高。但是，当设备出现故障时所带来的影响程度也明显增大，有时不仅仅是造成巨大的经济损失，往往还会带来灾难性的事故，发展机械设备状态监测与故障诊断技术，并进行有效、合理的实施，可以掌握设备的状态变化规律及发展趋势，

防止事故于未然，将事故消灭在萌芽；第三，宏观上实施故障诊断能带来经济效益。 机械设备的发展也是从最初最原始的方法到至今的高端迈进。第一阶段：19世纪工业革命到20世纪初，低的生产力水平，事后维修方式；第二阶段：20世纪初到20世纪50年代，规模化生产方式—定期维修—设备诊断技术孕育，由听、摸、闻、看到初步的设备诊断仪器；第三阶段：20世纪60—70年代，大规模生产方式—状态维修—设备诊断技术形成；第四阶段：20世纪80—目前，柔性生产方式—风险管理—智能化设备诊断技术，设备诊断相关信息的集成化、智能化、网络化利用。①第二次世界大战中，认识到这种技术的重要性； ②第二次世界大战后，因对应技术未发展而发展不快；③60年代后，电子技术、计算机技术发展、1965年FFT方法和对应的数字信号处理和分析技术的发展为设备诊断技术奠定了技术基础。 机械设备状态监测与故障诊断是一门正在不断完善和发展的交叉型学科，是一项与现代化工业大生产紧密相关的技术，是机械学科领域的研究热点之一。故障诊断学科需解决的重要问题，故障特征信息提取和故障分类、识别的新理论及新方法研究，复杂故障产生机理及模型的深入研究，故障诊断智能系统研究，包括诊断专家系统和网络化远程诊断系统，而机械故障诊断学的学科范畴也是将多数学科融合一起的一个综合学科。他包括了机械工程，建模技术（CAD、CAE、坐标反求、图像处理），分析技术，测量技术，结构强度，参数辨识，信号处理分析，故障诊断应用力学等等学科。