江南大学现代远程教育 第一阶段测试卷
考试科目:《机械故障与诊断》绪论至第二章（总分100分）
时间：90分钟
__________学习中心（教学点） 批次： 层次：
专业： 学号： 身份证号：
姓名： 得分：
一、填空题（每空1分，共20分）
1、现代设备的发展方向主要分为 、 、 、 。
2、设备故障诊断是指在设备运行中或在基本 的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定 ，并预测、预报设备未来的状态，从而找出对策的一门技术。
3、每隔一定时间对监测的设备进行测试和分析的诊断称为 。
4、 是目前所有故障诊断技术中应用最广泛最成功的诊断方法。
5、相关分析又称 ，用于描述信号在不同时刻的相互依赖关系，是提取信号中 的常用手段。
6、信号的均方值反映了信号x(t)相对于 的波动情况，表示信号的 。
7、机械故障按发生的原因分 、 、 。
8、功率谱是在 中对信号能量或功率分布情况的描述，包括 和 。
9、时域平均要求采集两路信号，一是 ，另一是用作分段的 。
二、判断题（每题2分，共20分）
1、通常设备的状态可分为正常状态、异常状态和故障状态。（ ）
2、频域变换成时域可采用傅立叶变换。( )
3、故障诊断技术真正作为一门学科是以振动等传感器的广泛应用为标志。( )
机械故障
一、机械故障的概念：
所谓机械故障，是指机械丧失了它所被要求的性能和状态。机械发生故障后，其技术指标就会显著改变而达不到规定的要求，如原动机功率降低，传动系统失去平衡，噪音增大，工作机构能力下降，润滑油的消耗增加等等。
二、机械故障的类型：
机械故障的分类方法很多，主要有以下三种：
1、按照故障发生的时间性分类
按照故障发生的时间性可以分为渐发性故障、突发性故障和复合型故障。
（1）渐发性故障
渐发性故障是由于机械产品的参数劣化过程（磨损、腐蚀、疲劳、老化）逐渐发展而形成的。它的主要特点是故障发生可能性的大小与机械产品的使用时间有关，使用的时间越长，发生故障的可能性就越大。大部分机器的故障都属于这一类故障。这类故障只是在机械设备的有效寿命的后期才明显的表现出来，这种故障一经发生，就标志这机械设备寿命的终结，需要进行大修。由于这种故障的渐发性，它是可以预测的。
（2）突发性故障
突发性故障是由于各种不利因素和偶然的外界影响对机械设备共同作用的结果。这种故障发生的特点是具有偶然性，一般与使用的时间无关，因而这种故障是难于预测的，但它一般容易排除。这类故障的例子有：因润滑油中断而使零件产生热变形裂纹；因机械使用不当或出现超负荷现象而引起零件折断；因各参数达到极限值而引起零件变形和断裂等。
（3）复合型故障
复合型故障包括了上述两种故障的特征。其故障发生的时间是不确定的，并与设备的状态无关，而设备工作能力耗损过程的速度则与设备工作能力耗损的性能有关，如果由于零件内部存在着应力集中，当受到外界对机器作用的最大冲击后，随着机器的继续使用，就可能逐渐发生裂纹。
2、按照故障出现的情况分类
按照故障出现的情况可以分为实际故障和潜在故障。
（1） 实际故障
实际故障是指机械设备丧失了它应有的功能或参数，超出规定的指标或者根本不能工作，也可能使机械加工精度破坏，传动效率降低，速度达不到标准值等。
（2） 潜在故障
课程编号：S041D07
机械故障诊断学
Introduction to machine fault diagnosis
授课学院： 机电学院
授课教师：柴保明 教授
开课学期：（春季） 学时：30 学分：2
一、课程的目的和基本要求（200字左右）
本课程为机械设计及理论专业研究生选修课。主要讲述传感器原理与信号检测方法；特征分析与特征向量选择；状态识别方法；神经网络诊断原理、专家系统诊断原理。要求通过本课程的学习，掌握传感器原理与信号检测方法，能够用正确的方法研究机械故障特征量的变化规律，合理选择特征量。通过学习掌握状态是别的基本方法，包括：对比分析方法模型分析方法、贝叶斯分类法、距离函数分类法、信息距离判别法、模糊诊断法、故障树法。了解神经网络诊断原理、专家系统诊断原理及在故障诊断中的应用。
二、课程内容简介及学时分配建议（或专题课、进展课的内容架构）
1故障诊断发展概况（4学时）
设备故障诊断学的意义；故障诊断技术的发展；计算机辅助诊断系统的主要环节；故障诊断与机械系统可靠性
2 传感器与信号检测（4学时）
特征信号的选择；震动信号的监测；计算机辅助信号采集系统
3特征分析与特征量选择（6学时）
随机过程与时间序列；时间序列的统计分析；时域模型分析及在故障诊断中的应用；随机时间序列的频域分析
4 状态识别方法原理（6学时）
对比分析方法；模型分析方法；距离函数分类法；信息距离判别法；模糊诊断法；故障树法
5神经网络诊断原理（4学时）
人工神经网络的拓扑结构及学习规则；多层前向神经网络模型及BP算法；径向基函数网络及其学习方法；模糊神经网络模型
6专家系统诊断原理（4学时）
故障诊断专家系统的结构及功能；推理机制；知识表示与知识获取；人工网络与专家系统；基于行为的故障诊断
7旋转机械的状态监视与故障诊断（4学时）
转子系统的故障诊断；齿轮箱的故障诊断；滚动轴承的振动信号分析及研究
一、现代设备运行的安全性与可靠性取决于：1、设备设计与制造的各项技术指标的实现；2、设备安装、运行、管理、维修和诊断措施的实施。我国设备管理与维修工作的三项基础技术：诊断技术、修复技术、润滑技术。
二、设备故障诊断的内容：状态监测、故障诊断、指导设备的管理维修。设备故障诊断的目的：1能及时正确的对各种异常状态或故障状态做出诊断，预防和消除故障，对设备的运行进行必要的指导，提高设备运行的可靠性，安全性和有效性，以长期把故障损失降低到最低水平。2保证设备发挥最大的设计能力。3通过检测监视，故障分析，性能评估等，为设备结构改造，优化设计，合理制造及生产过程提供数据和信息。
三、诊断分类：1、功能诊断与运行诊断；2、定期诊断和连续诊断；3、直接诊断和间接诊断；4、常规工况与特殊工况诊断；5、在线诊断和离线诊断。
四、专家系统：由知识库、推理机以及工作存储空间组成。专家系统的核心问题是知识的获取和知识的表示。
五、信息获取：1、直接观测法；2、参数测定法；3、磨损残渣测定法；4、设备性能指标的测定。
六、诊断参数的选择包括：工作过程参数、伴随过程参数、几何尺寸参数。
七、诊断参数选择原则：1、诊断参数的多能性；2、诊断参数的灵敏性；3、诊断参数应呈单值性；4、诊断参数的稳定性；5、诊断参数的物理意义；6、经济性。
八、诊断标准：1、绝对判断标准（优先）；2、相对判断标准；3、类比判断标准。
第二章 振动诊断技术
一、测振系统组成：传感器、信号处理器、指示仪表和信号记录仪。
二、振动测量参数：位移（低频）、速度（中频）、加速度（高频）。冲击是主要问题时测加速度，振动能量和疲劳是主要问题是测量速度，振动的幅度和位移是主要问题时测量位移。
三、测量位置：一般测点应选在接触良好，局部刚度较大的部位；一般测量振动时，都需要从被测件轴向、水平和垂直三个方向测量。
第三章 故障诊断的数学方法
一、灰色系统：灰色系统分析、灰色系统建模、灰色系统预测、灰色系统决策、灰色系统控制。
