1 第一章 机械故障诊断的基本原理

数控机床故障诊断与维修完整版教案第一章：数控机床概述1.1 数控机床的定义与发展历程1.2 数控机床的组成及工作原理1.3 数控机床的分类及应用领域1.4 数控机床的优缺点分析第二章：数控机床故障诊断与维修基本原理2.1 故障诊断与维修的概念2.2 故障诊断与维修的方法2.3 故障诊断与维修的一般流程2.4 故障诊断与维修的注意事项第三章：数控机床故障诊断与维修常用工具与设备3.1 测量工具与设备3.2 维修工具与设备3.3 故障诊断与维修软件及其应用3.4 安全防护设备及措施第四章：数控机床常见故障类型与诊断方法4.1 硬件故障与软件故障4.2 机械故障与电气故障4.3 故障诊断方法：直观诊断法、参数诊断法、信号诊断法、故障树分析法4.4 故障诊断实例分析第五章：数控机床主要部件的维护与维修5.1 数控装置的维护与维修5.2 伺服系统的维护与维修5.3 刀库与刀具系统的维护与维修5.4 数控机床导轨与丝杠的维护与维修第六章：数控机床的电气控制系统6.1 数控机床电气控制系统概述6.2 CNC装置的结构与功能6.3 伺服驱动系统的工作原理与维护6.4 数控机床电气故障诊断与维修第七章：PLC编程与故障诊断7.1 PLC概述及其在数控机床中的应用7.2 PLC编程基础与实例7.3 PLC故障诊断与维修方法7.4 PLC与数控机床故障案例分析第八章：数控机床的液压与气动系统8.1 数控机床液压系统的基本原理与结构8.2 数控机床气动系统的基本原理与结构8.3 液压与气动系统的维护与维修8.4 液压与气动系统的故障诊断与案例分析第九章：数控机床的冷却与润滑系统9.1 数控机床冷却系统的作用与结构9.2 冷却系统的维护与维修9.3 数控机床润滑系统的作用与结构9.4 润滑系统的维护与维修第十章：数控机床故障诊断与维修的综合实践10.1 故障诊断与维修的实践流程10.2 常见数控机床故障案例分析与维修方法10.3 故障诊断与维修的实训项目10.4 故障诊断与维修的技能考核与评价第十一章：数控机床维修案例分析11.1 数控机床维修案例的收集与整理11.2 故障现象的描述与原因分析11.3 维修方案的设计与实施11.4 维修效果的评估与总结第十二章：数控机床维修技术发展趋势12.1 数控机床技术发展的现状与趋势12.2 数控机床维修技术的发展方向12.3 先进维修理念与技术的应用12.4 维修技术培训与人才培育第十三章：数控机床的安全操作与维护13.1 数控机床安全操作规程13.2 数控机床的日常维护与保养13.3 安全防护设备的正确使用与维护13.4 事故预防与应急处理第十四章：数控机床维修成本控制与效益分析14.1 维修成本的构成与控制策略14.2 维修成本效益分析的方法与指标14.3 维修成本控制实例分析14.4 提高维修效益的途径与措施第十五章：数控机床故障诊断与维修的实训与考核15.1 实训项目的设计与实施15.2 实训过程中的指导与评价15.3 故障诊断与维修技能的考核方法至此，整个教案“数控机床故障诊断与维修完整版教案”已完成。

石家庄铁道大学机械工程学院机械故障诊断与维修课程论文内燃机故障诊断摘要故障诊断：利用各种检查和测试方法，发现系统和设备是否存在故障的过程是故障检测；而进一步确定故障所在大致部位的过程是故障定位。

故障检测和故障定位同属网络生存性范畴。

要求把故障定位到实施修理时可更换的产品层次（可更换单位）的过程成为故障隔离。

故障诊断就是指故障检测和故障隔离的过程。

关键词：内燃机智能故障诊断第一章绪论1.1内燃机内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。

这也是将热能转化为机械能的一种热机。

内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、起动性能好的特点。

但是内燃机一般使用石油燃料，同时排出的废气中含有害气体的成分较高。

内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。

广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。

活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。

活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。

燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。

常见的有柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能，是通过做功改变内能。

1.2故障诊断故障诊断技术的产生和发展为提高设备系统的可靠性和可维修性开辟了一条新的的途径。

状态检测与故障诊断是以可靠性理论、信息论、控制论、和系统论为理论基础，以现代测量仪器和计算机为工具，结合各种诊断对象的特殊规律逐步形成的一门新技术，它是一门综合性技术，涉及传感及测试技术、电子学、信号处理、识别理论、计算机技术以及人工只能专家系统等多门基础科学，是对这些基础理论的综合应用。

设备状态检测与故障诊断是以多学科为依托，自成体系，发展十分迅速，取得了较大的经济和社会效益。

设备状态监测与设备故障诊断技术第一章：绪论第一节：什么是设备诊断技术机械设备状态监测与故障诊断是同一学科的两个不同层次，它们既有联系又有区别，为了方便起见统称为机械设备故障诊断。

机械设备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。

具体来说，就是通过测取设备运行的状态信号，并结合其历史状况对所测取的信号进行处理、分析、提取特征，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），再进一步预测设备未来的运行状态，最终确定需要采取何种必要的措施来保证机械设备取得最优的运行效果。

主要内容包括对机械设备运行状态的监测、诊断（识别）和预测三个方面。

其中，状态监测也被称为简易诊断，一般是通过测定设备的某些较为单一的特征参数（如：振动、温度、压力等）来检查设备运行状态，再根据特征参数值与门限值之间的关系来确定设备当前是处于正常、异常还是故障状态。

如果对设备进行定期或连续的状态监测，就可以获得设备运行状态变化的趋势和规律，据此就可以预报设备的未来运行发展趋势，也就是人们常说的趋势分析。

诊断（识别）则不仅要掌握设备的运行状态和发展趋势，更重要的是查找产生故障的原因，识别、判断故障的严重程度，为科学检修指明方向，这就是人们常说的精密诊断，设备状态监测与设备故障诊断可以从以下两个方面来理解。

1.设备状态监测以监测设备振动发展趋势为手段的设备运行状态预报技术。

2.设备故障诊断以分析设备振动主要特征为手段的设备运行故障诊断技术。

设备故障诊断技术是以设备为对象，采用多种现代化科学成果而形成的一门综合性学科。

它涉及了传感器技术、信息采集技术、信息处理技术、识别理论、预报决策、计算机诊断技术及有关机械设备的专业技术与理论。

第二节：故障诊断的目的机械设备故障诊断的根本目的就是要保证设备的安全、可靠和高效、经济地运行，具体来说就是：1．及时、正确、有效地对设备的各种异常状态和故障状态作出诊断，预防或消除故障；同时对设备的运行维护进行必要的指导。

机械故障诊断及其维修第一章1.故障的定义产品丧失规定的功能称为失效，对可修复的产品也称为故障。

2.故障的分类1. 按故障形成的时间规律分类（1）渐发性故障（磨损故障）（2）突发性故障2. 按故障因果关系分类（1）功能故障：指一个产品不能满足规定性能标准的现象。

①完全丧失功能。

②达不到规定的性能水平。

（2）潜在故障：是一种能指示功能故障即将发生的可以鉴别的实际状态。

3. 按故障影响后果分类汽车故障分类：致命故障严重故障一般故障轻微故障。

3.造成故障的结构因素1. 机械结构因素（1）连接件配合性质的破坏①动配合件间隙的增大。

②静配合件的减弱。

（2）零件间相互位置关系的破坏由于零件的磨损或变形造成：①零件本身各工作面之间相互关系破坏。

②不同零件之间相互关系破坏。

（3）机构工作协调性的破坏2. 导致结构因素改变的能量因素能量因素导致零件出现缺陷，零件缺陷导致机器故障。

①周围介质能量：环境、负荷，与操作有关。

②机器运行的内部能量：热能、动能。

③材料潜伏能量：内应力，与制造、装配有关。

4.可靠性、无故障性、耐久性的定义可靠性：机械产品在规定的条件下，在规定的时间内，无故障地完成其规定功能的能力。

无故障性——产品在一定时间内连续不断地保持工作能力的性能。

耐久性——产品在达到报废之前（使用期间按规定进行维修），保持其工作能力的性能。

5.维修的概念对于可修复产品，从寻找、发现故障部位起，到修理、安装、调整、复原、试验、恢复正常工作状态的全过程。

6.可靠性设计和最佳可靠度可靠性设计：从经济观点在可靠性和维修性之间求平衡，获得最佳可靠度。

制造费用与维修费用之和的最小值所对应的R(t) 即为最佳R(t)。

7.磨损的概念故障表现形式：磨损、变形、疲劳断裂、腐蚀等。

磨损：机械设备在工作过程中，相对运动零件的表面上发生尺寸、形状、表面质量变化的现象。

8.磨料磨损的概念磨料磨损：由于摩擦副的一个表面存在硬的凸起部分，或者两个表面之间存在硬质颗粒，在发生相对运动时，表面被挤压或刮削而破坏。

《机械故障诊断》考试试卷（A卷）一、填空（每空1分，共10分）1、设备诊断技术、修复技术和润滑技术已列为我国设备管理和维修工作的3项基础技术。

2、设备诊断技术是依靠传感技术和在线检测技术进行分析处理，机械故障诊断实质是利用运行中各个零部件的二_次效应，由现象判本质进行诊断。

3、ISO标准属于绝对判断标准。

4、固有频率与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定，是物体自身固有的。

5、一般地，可用啮合频率与其周围边带频的幅值差来指示齿轮的好坏。

、6、振动频谱中包含机器零部件的机械状态信息，振动诊断的任务从某种意义上讲，就是读谱图，把频谱上的每个频谱分量与监测的机器的零部件对照联系，给每条频谱以物理解释。

7、安装加速度传感器时，在安装面上涂一层硅脂的目的是__增加不平整安装表面的连接可靠性____________ 。

8、滚动轴承的振动诊断方法包括有效值和峰值判别法、峰值因数法、概率密度分析法（用峭度衡量）等。

二、单项选择（每题2分，共10分）1、设备故障诊断未来的发展方向是（d ) A感性阶段B量化阶段C诊断阶段D 人工智能和网络化2、（a )是目前所有故障诊断技术中应用最广泛也是最成功的诊断方法。

A振动诊断B温度诊断C声学诊断D光学诊断3、对于润滑油液的分析属于（c ) A.直接观测法B参数测定法C.磨损残渣测定法D .设备性能指标测定4、一台机器设备在运转过程中会产生各种频率项，但不包括下述的（a) A旋转频率项B常数频率项C齿轮频率项D 变量频率项5、 .仅需在一个修正面内放置平衡重量的是a。

A.力不平衡B .力偶不平衡C.动不平衡D .悬臂转子不平衡三、判断题（每题 2分，共10分）1、一般说来，设备的故障和征兆之间不存在一一对应的关系。

（V)2、数字化网络监测是离线监测的发展趋势。

（X )3、超声波诊断方法中包括超声波测厚技术。

（V)4、利用声响判断物品的质量是人们常用的简易方法。

（V)5、膨胀式温度计里面包括有水银温度计。

第一章浴盆曲线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，由于曲线的形状类似浴盆的剖面线。

取浴盆曲线的一半叫劣化曲线劣化曲线绿区，浴盆曲线II阶段良好状态。

黄区，浴盆曲线III阶段警戒注意状态。

红区，浴盆曲线III阶段机器处于严重或危险状态，准备随时停机。

基本方法简易，精密诊断法，直接观察，噪声测定，无损检测，磨损残余物测定，机器性能参数测定法1、故障诊断的基础是建立在能量耗散的原理上2、按故障诊断方法的难易程度分：简易，精密诊断法按机械故障诊断的测试手段分为：直接观察，噪声测定，无损检测，磨损残余物测定，机器性能参数测定法3、机械故障诊断包含那几个方面：运行状态的监测，设备运行状态的趋势预报，故障类型、程度、部位、原因的确定第二章低频：主要测量的振幅是位移量，这是因为在低频范围造成破坏的主要原因是应力的强度，位移量是与应力、应变直接相关的参数。

中频：速度量，因为振动部件的疲劳进程与振动速度成正比，振动能量与振动速度成正比。

高频：加速度，表征振动部件所受冲击力的强度，冲击力的大小与冲击的频率与加速度值成正比。

2-4振动三要素：振幅，频率，相位2-1、按动力学特征，机械振动分为：自由振动与固有振动（振动频率与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定，是物体本身固有的频率），强迫振动和共振（1、物体在简谐力作用下产生的强迫振动也是简谐振动，其稳态频率与激励力频率相等。

2、振幅B的大小与激励力大小成正比、与刚度成反比，还与频率比、阻尼比有关。

3、物体位移达到最大值的时间与激振力达到最大值的时间是不同的，两者之间存在一个相位差。

），自激振动2-2、机械振动频率与物体的初始情况无关，完全由物体的力学性质决定，是物体本身固有的2-3 在非线性机械系统内，由非振荡能量转变为振荡激励所产生的振荡称为自激振动。

2-5机械故障诊断技术的应用分为事故前预防和事故后预防2-8强迫振动的特点：强迫振动过程不仅与激振力的性质（激励频率与振幅）有关。