机械故障诊断学第一章：绪论
合集下载
机械故障诊断概述ppt课件
现代工业生产对机械设备的要求: 可靠性 可用性 维修性 经济性 安全性 进行全寿命管理，实行全面质量保证体系制度
机械设备状态监测与故障诊断技术在满足上述这些要求中，扮演着越来越重要的角色； 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 我国已将设备诊断技术、修复技术和润滑技术列为设备管理和维修工作的三项基础技术
（8）按故障发生的时期划分
早期故障
使用期故障
后期故障
机械故障的分类
岁轨述鄂瓤品剩朴浅删页渴祟弗中蛹竣询责绚落挖礁脾梭腕蝎列快答太斋机械故障诊断概述机械故障诊断概述
机械设备诊断技术的分类
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
◇按诊断对象分：
旋转机械诊断技术 往复机械诊断技术 工程结构诊断技术 运载器和装置诊断技术 通信系统诊断技术 工艺流程诊断技术
机械设备诊断技术的分类
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
扭牙汉劲存井烃谚渝哗鸡它褂宜投仗朽常套换邻懒呻挑社闸悦低掘村丽惑机械故障诊断概述机械故障诊断概述
设备故障诊断的基本方法
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
（1）传统的故障诊断方法
首先是利用各种物理的和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接检测故障。 其次，利用故障所对应的征兆来诊断故障是最常用、最成熟的方法，以旋转机械为例，振动及其频谱特性的征兆是最能反映故障特点、最有利于进行故障诊断的手段。
抚群版我竿替蹄掉诌牡逗嘲尤神井柄技扳衔唁嘻递密乞痰晦殿盔痔控歹鼎机械故障诊断概述机械故障诊断概述
机械设备状态监测与故障诊断技术在满足上述这些要求中，扮演着越来越重要的角色； 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 我国已将设备诊断技术、修复技术和润滑技术列为设备管理和维修工作的三项基础技术
（8）按故障发生的时期划分
早期故障
使用期故障
后期故障
机械故障的分类
岁轨述鄂瓤品剩朴浅删页渴祟弗中蛹竣询责绚落挖礁脾梭腕蝎列快答太斋机械故障诊断概述机械故障诊断概述
机械设备诊断技术的分类
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
◇按诊断对象分：
旋转机械诊断技术 往复机械诊断技术 工程结构诊断技术 运载器和装置诊断技术 通信系统诊断技术 工艺流程诊断技术
机械设备诊断技术的分类
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
扭牙汉劲存井烃谚渝哗鸡它褂宜投仗朽常套换邻懒呻挑社闸悦低掘村丽惑机械故障诊断概述机械故障诊断概述
设备故障诊断的基本方法
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
（1）传统的故障诊断方法
首先是利用各种物理的和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接检测故障。 其次，利用故障所对应的征兆来诊断故障是最常用、最成熟的方法，以旋转机械为例，振动及其频谱特性的征兆是最能反映故障特点、最有利于进行故障诊断的手段。
抚群版我竿替蹄掉诌牡逗嘲尤神井柄技扳衔唁嘻递密乞痰晦殿盔痔控歹鼎机械故障诊断概述机械故障诊断概述
机械故障诊断学ppt课件
机械故障诊断学
第一章 概述
• §1.1 什么是机械故障诊断技术
故障：是机械达不到规定和要求功能的状态，也可称为失效。
故障诊断技术：建立在能量耗散原理基础之上的。
实质上就是一种给机器“ 看病” 的技术。包含“监测”和 “ 诊断”两层意思。
①监测：对机器的某些特征参数（如振动、噪声和温度等） 进行测取，将测定值与规定的正常值进行比较，判别机器 是否工作正常；若对机器进行定期定期或连续监测，还可 获得机器状态的趋势性规律，得到机器剩余寿命估计，实 现状态预测和预报。对机器健康状况的初级诊断，又称简 易诊断。
§1.3 监测与诊断技术种类
• ①按监测信息与诊断对象的关系分：
直接诊断 根据诊断对象本身的信息变化，直接判断诊断对象状态。
如根据轴承间隙、齿轮齿面的磨损、轴的疲劳裂纹和变形量，直接 判断它们的状态。其优点在于诊断可靠性高，缺点为实施受到设备 结构和条件的限制，通常需停机，拆卸零部件。
间接诊断 通过监测运行中的设备的温度、声音、振动等二次信息的
• ②按诊断时间分： 定期诊断 每隔一段时间如一周、一月或数月，对运行中的设备进行
一次检测诊断，也叫巡回检测诊断。
连续诊断 采用现代化仪表和计算机信息处理系统对设备的状态进行
连续不断的监测诊断。
二者的选择取决于设备的关键程度和设备性能劣化速度等因素。
机械故障诊断学
第一章 概述
• ③按诊断环境分： 在线诊断 指不离开现场，对运行中的设备用传感器采集信息后，直
机械故障诊断学
第一章 概述
• 美国：1967年成立美国机械故障预防小组，在航空、航天、 军事、核能等尖端部门目前处于领先地位。
• 英国：70年代初成立机器保健与状态监测协会，在摩擦、 磨损、汽车、飞机发动机监测与诊断具有领先地位。
机械故障诊断讲义1-2章1_ppt.
什么是状态监测和故障诊断？
在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，通过 各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部 位和原因，并预测、预报设备未来的状态。
是设备维修的发展方向。 是防止事故和计划外停机的有效手段。
三、诊断的基本方法
1.简易诊断
和 2.精密诊断
故障诊断（精密诊断）
精密仪器 采集信号分析
2
讲授
系主任：
教研室主任：
任课教师：李爱华
3.主要参考书及资料： （1）.虞和济等编著 . 设备故障诊断工程 . 冶金工业出版社，2001.6 （2）.陈进主编 . 机械设备振动监测与故障诊断 . 上海交通大学出版社，1999.4 （3）.李国华等编著 机械故障诊断 化学出版社，1998.8 4.成绩考核方式和考查及格标准： 考核方式： （1）.以笔试为主，并参考实验、作业、出勤等； （2）.要求学生课堂出勤率和完成作业率达到80%以上才允许参加期末考试； 若实验未完成或不合格不允许参加期末考试。 5、对学生学习本门课程的要求： （1）.在学习本课程过程中，要认真做好笔记，课后及时复习，认真独立完 成作业； （2）.要抓住重点，阶段性进行总结，对老师提出的问题积极思考，讨论； （3）.要认真做好实验，掌握基本实验技能，帮助消化和理解所学的理论； （4）.遵守课堂纪律。
机械设备 故障诊断基础
主讲人：李爱华
授课计划2012年至
装备学院 机制10级各班 第 二学期
2013 年度
机械故障诊断基础 课程授课计划
1、本课程的教学目的要求： 掌握机械设备故障诊断的原理、内容和方法；掌握熟悉信号分析与 处理的基础；了解机械设备运行的监测和诊断系统；了解测振传感器原 理及应用，重点掌握旋转机械振动监测与诊断技术，滚动轴承故障及 齿轮、齿轮箱故障的监测与诊断技术；掌握故障树的定性分析方法， 了解油样分析方法、红外监测方法及超声诊断方法。特别要掌握在生 产实际中怎样进行应用解决实际问题。 2、学时数分配情况：
机械设备故障诊断技术
信号的概率密度函数分析称为幅值域分析
2、故障诊断的动态指标
（1）峰值 x p ：指信号可能出现的最大瞬时值 max x(t) 。 （2）均值 µ x 和绝对平均值 µ x ：均值是指信号幅值的算术平均值
∫ µ x
=
1 T
T
x(t)dt
0
∫ µ x
=1 T
T
x(t) dt
0
假如信号 x(t) 的离散值为 xi (i = 1,2,⋯, N ) ，则可得到均值和绝对平均值的一致
1
1.2 设备故障的信息获取和检测方法
1.2.1 设备故障信息的获取方法
监测对象 特征信信号息测取 征 兆信息提取 状 态状态诊断
故障情况
设整备、干控预制（、维诊修断、）调
决 决策形成策 状态趋势
图 1-1 设备诊断过程框图
1、直接观测法 2、参数测定法 3、磨损残余物的测定 4、设备性能指标的测定 1.2.2 设备故障的检测方法 1、振动和噪声的故障检测 （1）振动法：对机器主要部位的振动值如位移、速度、加速度、转速及相位 值等进行测定，与标准值进行比较，据此可以宏观地对机器的运行状况进行评定，
1
xi2 ] 2
i=1
（4）方差：方差的定义为
∫ σ
2 x
=
1 T
T 0
[
x(t
)
−
µ
x
]2
dt
∑ σ ˆ
2 x
=
1 N
N
(xi
i=1
2
− µˆ x )
（5）偏斜度和峭度：两者的数值可以如下确定
机械设备故障诊断技术及应用
第一章 绪 论
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容 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。 机械设备故障诊断技术日益获得重视与发展的原因是，随着科学技术与生产 的发展，机械设备工作强度不断增大，生产效率、自动化程度越来越高，同时设 备更加复杂，各部分的关联愈加密切，往往某处微小故障就爆发链锁反应，导致 整个设备乃至与设备有关的环境遭受灾难性的毁坏。例如，1973 年美国三里岛核 电站堆芯损坏事故；1985 年美国航天飞机“挑战者号”的坠毁；1984 年印度博帕 尔市农药厂异氰酸甲酯毒气外泄事故；1986 年前苏联切尔诺贝利核电站泄漏事故； 1986 年欧洲莱因河瑞士化学工业污染事故等。重要设备因事故停机造成的损失极 为严重；一个乙烯球罐停产一天，损失产值 500 万元，利润 200 万元；一台大型 化纤设备停产 1 小时，损失产值 80 万元。对大型汽轮发电机组进行振动监视，获 利与投资之比为 17：1。 设备诊断技术日益获得重视与发展的另一个重要原因是能改革维修体制，大 量节省维修费用。 日本有资料指出，采用诊断技术后，每年设备维修费减少 20%~50%，故障停 机减少 75%。 设备诊断技术包括以下 5 方面内容。 1、正确选择与测取设备有关状态的特征信号 2、正确地从特征信号中提取设备有关状态的有用信息 3、根据征兆正确地进行设备的状态诊断 4、根据征兆与状态正确地进行设备的状态分析 5、根据状态分析正确地作出决策
机械故障诊断—Ch01 绪论
机械故障诊断— 机械故障诊断—§Ch1 2 故障诊断技术概念的模型
应力向量 S（ t） F（ t） 故障机理 机构异常 M（ t） 异 常 （ 故 障 ） H（ t） 模型向量
绪论
状态向量 X（ t）
载荷（应 力）的检 测及评价 技术
系统特性（数学模型 ）的检测及评价技术
状态的检 测及评价 技术
设备状态诊断技术 异常 简易诊断技术 现场作业人员 ——设 备 的 护 士 精密诊断技术 故障诊断专家（专业人员） ——设 备 的 医 生
机械故障诊断— 机械故障诊断—§Ch1
绪论
3 故障诊断技术的分类 1º 按检测手段分类 5′机器性能参数测定法－机器的性能参数主要 5′机器性能参数测定法－机器的性能参数主要 包括显示机器主要功能的一些数据，如泵的扬 包括显示机器主要功能的一些数据，如泵的扬 程，机床的精度，压缩机的压力，流量，内燃 机的功率、耗油量，破碎机的粒度等。一般这 机的功率、耗油量，破碎机的粒度等。一般这 些数据可以直接从机器的仪表上读出，由此可 以判定机器的运行状态是否离开正常范围。这 种机器性能参数测定方法主要用于状态监测或 作为故障诊断的辅助手段。
机械故障诊断— 机械故障诊断—§Ch1
绪论
二 故障诊断技术的基本原理、内容和方法 1 故障诊断技术的基本体系
机械设备故障诊断技术 故障诊断基础理论 故障规律、故障状态 故障机理、故障模型 机械振动、故障分析 信号分析与处理 诊断文档库 故障诊断实施技术 直接观察法、声振测定法 无损检测法、污染诊断法 性能参数法、温度诊断法 估算与预测技术 综 合 诊 断 技 术 ······ 故障诊断实施装置 信号采集装置、特征提取装置 状态识别装置、趋势分析装置 决策形成装置、诊断专家系统 ······
机械故障诊疗技术绪论培训课件
机械故障诊疗技术绪论培训 课件
汇报人： 日期:
目录
• 机械故障诊疗技术概述 • 机械故障诊断基本原理 • 机械故障诊断技术及应用 • 案例分析与实践操作 • 总结与展望
01
机械故障诊疗技术概述
定义与背景
机械故障诊疗技术是指通过一系列手段对机械设备的运行状 态进行监测、诊断和预测的技术，旨在发现和解决设备潜在 的故障和问题，提高设备运行效率和安全性。
随着机械设备在工业生产中的广泛应用，机械故障带来的影 响和损失也越来越严重。因此，机械故障诊疗技术的发展越 来越受到关注和重视。
机械故障诊疗的重要性
提高设备运行效率和安全性
通过监测和诊断设备的运行状态，可以及时发现和解决潜在的故障和问题，避免设备在运 行过程中出现停机或损坏等情况，从而提高设备运行效率和安全性。
跨领域合作
未来机械故障诊疗技术将加强与其他领域的合作，如与材 料科学、物理学、化学等领域的交叉融合，为故障诊断提 供更全面的技术支持。
标准化与规范化
为了提高机械故障诊疗技术的可靠性和可重复性，未来将 进一步推动该领域的标准化和规范化发展，制定相关标准 和规范，促进技术的广泛应用。
THANKS
谢谢您的观看
随着机械技术的不断发展，机械装置 的故障诊断技术也需要不断更新和升 级，以适应新的需求和挑战。
03
机械故障诊断技术及应用
振动分析技术在机械故障诊断中的应用
01
02
03
振动信号的采集
使用振动传感器采集机械 设备的振动信号。
振动信号的分析
对采集到的振动信号进行 时域、频域等分析，提取 特征信息。
故障类型的识别
通过观察机械装置的外观、声 音、震动、气味等方面的情况 ，判断其运行状态是否正常。
汇报人： 日期:
目录
• 机械故障诊疗技术概述 • 机械故障诊断基本原理 • 机械故障诊断技术及应用 • 案例分析与实践操作 • 总结与展望
01
机械故障诊疗技术概述
定义与背景
机械故障诊疗技术是指通过一系列手段对机械设备的运行状 态进行监测、诊断和预测的技术，旨在发现和解决设备潜在 的故障和问题，提高设备运行效率和安全性。
随着机械设备在工业生产中的广泛应用，机械故障带来的影 响和损失也越来越严重。因此，机械故障诊疗技术的发展越 来越受到关注和重视。
机械故障诊疗的重要性
提高设备运行效率和安全性
通过监测和诊断设备的运行状态，可以及时发现和解决潜在的故障和问题，避免设备在运 行过程中出现停机或损坏等情况，从而提高设备运行效率和安全性。
跨领域合作
未来机械故障诊疗技术将加强与其他领域的合作，如与材 料科学、物理学、化学等领域的交叉融合，为故障诊断提 供更全面的技术支持。
标准化与规范化
为了提高机械故障诊疗技术的可靠性和可重复性，未来将 进一步推动该领域的标准化和规范化发展，制定相关标准 和规范，促进技术的广泛应用。
THANKS
谢谢您的观看
随着机械技术的不断发展，机械装置 的故障诊断技术也需要不断更新和升 级，以适应新的需求和挑战。
03
机械故障诊断技术及应用
振动分析技术在机械故障诊断中的应用
01
02
03
振动信号的采集
使用振动传感器采集机械 设备的振动信号。
振动信号的分析
对采集到的振动信号进行 时域、频域等分析，提取 特征信息。
故障类型的识别
通过观察机械装置的外观、声 音、震动、气味等方面的情况 ，判断其运行状态是否正常。
机械故障诊疗技术绪论培训课件
汽车、火车、船舶等交通工具 的发动机、传动系统等关键部 件的故障诊断，保障交通安全 。
能源领域
石油、化工、电力等行业的机 械设备故障诊断，提高生产效 率。
制造业领域
机床、生产线等制造设备的故 障诊断，降低维修成本。
02
机械故障诊断的基本原理与方 法
机械故障诊断的基本原理
01
02
03
04
振动原理
通过检测和分析机械设备的振 动信号，判断其运行状态是否
定义
机械故障诊疗技术是一种通过对机械设备运行状态进行监测、分析和诊断，以 确定设备是否存在故障、故障类型及原因，并提出相应维修措施的技术。
重要性
机械故障诊疗技术对于保障机械设备安全、稳定、高效运行具有重要意义，能 够减少设备损坏、降低维修成本、提高生产效率。
故障诊断技术的发展历程
初期阶段
早期的故障诊断技术主要依靠人 工观察和经验判断，准确性和效
正常。
噪声原理
通过测量和分析机械设备的噪 声信号，判断其是否存在故障
。
温度原理
通过测量机械设备的温度变化 ，判断其是否存在过热或异常
现象。
磨损原理
通过对机械设备的磨损痕迹进 行观察和分析，判断其磨损程
度和故障原因。
机械故障诊断的基本方法
直接观察法
通过直接观察机械设备 的外观、声音、温度等 变化，判断其是否存在
技术挑战与解决方案
数据处理难度大
由于机械故障数据具有复杂性和不确定性，如何有效处理和分析这些数据是一个 挑战。解决方案：利用先进的数据处理和分析技术，如时频分析、小波变换等， 对故障数据进行预处理和特征提取，提高数据质量和可用性。
模型可解释性差
许多先进的故障诊断模型由于其黑箱性质，难以解释其决策依据，使得用户难以 理解和信任模型结果。解决方案：研究可解释性强的故障诊断模型，如基于规则 的诊断系统或基于解释性模型的诊断方法，提高模型的可信度和可用性。
能源领域
石油、化工、电力等行业的机 械设备故障诊断，提高生产效 率。
制造业领域
机床、生产线等制造设备的故 障诊断，降低维修成本。
02
机械故障诊断的基本原理与方 法
机械故障诊断的基本原理
01
02
03
04
振动原理
通过检测和分析机械设备的振 动信号，判断其运行状态是否
定义
机械故障诊疗技术是一种通过对机械设备运行状态进行监测、分析和诊断，以 确定设备是否存在故障、故障类型及原因，并提出相应维修措施的技术。
重要性
机械故障诊疗技术对于保障机械设备安全、稳定、高效运行具有重要意义，能 够减少设备损坏、降低维修成本、提高生产效率。
故障诊断技术的发展历程
初期阶段
早期的故障诊断技术主要依靠人 工观察和经验判断，准确性和效
正常。
噪声原理
通过测量和分析机械设备的噪 声信号，判断其是否存在故障
。
温度原理
通过测量机械设备的温度变化 ，判断其是否存在过热或异常
现象。
磨损原理
通过对机械设备的磨损痕迹进 行观察和分析，判断其磨损程
度和故障原因。
机械故障诊断的基本方法
直接观察法
通过直接观察机械设备 的外观、声音、温度等 变化，判断其是否存在
技术挑战与解决方案
数据处理难度大
由于机械故障数据具有复杂性和不确定性，如何有效处理和分析这些数据是一个 挑战。解决方案：利用先进的数据处理和分析技术，如时频分析、小波变换等， 对故障数据进行预处理和特征提取，提高数据质量和可用性。
模型可解释性差
许多先进的故障诊断模型由于其黑箱性质，难以解释其决策依据，使得用户难以 理解和信任模型结果。解决方案：研究可解释性强的故障诊断模型，如基于规则 的诊断系统或基于解释性模型的诊断方法，提高模型的可信度和可用性。
机械故障诊断技术1_绪论ppt课件
• 3）故障类型、程度、部位、原因的确定——最重要的是 故障类型的确定，它是在状态监测的基础上，当确认机器 已处于异常状态时所需要进一步解决的问题，其目的是为 最后的诊断决策提供依据。
6
精选PPT课件
故障诊断的基本方法
• 难易程度分类，可分为简易诊断法和精密诊断法。 • 按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为直
接观察法、振动噪声测试法、无损检测法、磨损 物测定法、机器性能参数测定法。
7
精选PPT课件
简易诊断法
简易诊断法指主要采用便携式的简易诊断仪 器，如测振仪、声级计、工业内窥镜、红外点温 仪对设备进行人工巡回监测，根据设定的标准或 人的经验分析，了解设备是否处于正常状态。若 发现异常，通过对监测数据分析进一步了解其发 展的趋势。因此，简易诊断法主要解决的是状态 监测和一般的趋势预报问题。
2
精选PPT课件
故障诊断的基础是建立在能量耗散原 理上的。所有设备的作用都是能量转换与传递， 设备状态愈好，转换与传递过程中的附加能量损 耗愈小。例如机械设备，其传递的能量是以力、 速度两个主要物理参数来表征，附加能量损耗主 要通过温度及振动参数表现。随着设备劣化程度 加大，附加能量损耗也增大。因此，监测附加能 量损耗的变化，可以了解设备劣化程度。
第一章 绪论
1
精选PPT课件
在连续生产系统中，如果某台关键设备因故 障而不能继续运行，往往会涉及全厂生产系统设 备的运行，而造成巨大的经济损失。因此，对于 连续生产系统，例如电力系统的汽轮发电机组、 冶金过程及化工过程的关键设备等，故障诊断具 有极为重要的意义。
对于某些关键机床设备，因故障存在而导致 加工质量降低，使整个机器产品质量不能保证， 这时故障诊断技术也不容忽视。
6
精选PPT课件
故障诊断的基本方法
• 难易程度分类，可分为简易诊断法和精密诊断法。 • 按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为直
接观察法、振动噪声测试法、无损检测法、磨损 物测定法、机器性能参数测定法。
7
精选PPT课件
简易诊断法
简易诊断法指主要采用便携式的简易诊断仪 器，如测振仪、声级计、工业内窥镜、红外点温 仪对设备进行人工巡回监测，根据设定的标准或 人的经验分析，了解设备是否处于正常状态。若 发现异常，通过对监测数据分析进一步了解其发 展的趋势。因此，简易诊断法主要解决的是状态 监测和一般的趋势预报问题。
2
精选PPT课件
故障诊断的基础是建立在能量耗散原 理上的。所有设备的作用都是能量转换与传递， 设备状态愈好，转换与传递过程中的附加能量损 耗愈小。例如机械设备，其传递的能量是以力、 速度两个主要物理参数来表征，附加能量损耗主 要通过温度及振动参数表现。随着设备劣化程度 加大，附加能量损耗也增大。因此，监测附加能 量损耗的变化，可以了解设备劣化程度。
第一章 绪论
1
精选PPT课件
在连续生产系统中，如果某台关键设备因故 障而不能继续运行，往往会涉及全厂生产系统设 备的运行，而造成巨大的经济损失。因此，对于 连续生产系统，例如电力系统的汽轮发电机组、 冶金过程及化工过程的关键设备等，故障诊断具 有极为重要的意义。
对于某些关键机床设备，因故障存在而导致 加工质量降低，使整个机器产品质量不能保证， 这时故障诊断技术也不容忽视。
《机械故障诊断学》研究生教学大纲-机电工程学院
研究生课程教学大纲课程编号：S292011课程名称：机械故障诊断学开课院系：机电工程学院任课教师：刘文艺先修课程：机械工程测试技术，信号处理适用学科范围：机械工程学时：36 学分：2开课学期：2 开课形式：讲授课程目的和基本要求：本课程的授课对象是机械设计制造及其自动化专业硕士研究生，属机械类专业的专业选修课。
开设本课程的目的是研究以振动、噪声测量为基础、以信号处理和分析为手段的机械设备状态监测、故障诊断和故障预测的理论、方法以及技术。
该课程研究的内容为机械系统动态信号处理与分析及以上内容在典型机械零部件运行过程中的状态分析与识别。
在本课程中，培养学生利用所学知识正确分析与判断典型机械零部件运行过程中的状态的技能，并了解掌握故障诊断知识的更新及发展动向。
课程主要内容：本课程主要介绍机械故障诊断的基础理论和工程应用，阐述机械动态信号数学变换的本质、物理意义和工程背景。
内容包括信号的时域分析、频域分析、时频域分析，基于小波变换和第二代小波变换、模型以及动力学机理的故障诊断方法，故障微弱信号的随机共振、循环平稳理论以及盲源分离诊断技术，智能诊断与状态评估、典型故障诊断系统、远程监测诊断系统以及故障诊断标准(振动与噪声)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。
课程主要内容如下：第1章绪论机械故障诊断的课程概述、机械故障诊断的意义、机械故障诊断的国内外研究现状、基础和关键科学问题及发展趋势分析。
第2章特征信号检测信号分析基础、数据采集与数字信号处理、工程信号分析基础、信号处理方法。
第3章动态系统特性的时域分析随机过程的基本概念及其数字特征，线性时间序列模型分析及其应用，工况状态变化趋势性模型分析，时间序列的预报信号的典型时域分析方法如时域统计分析、相关分析知识介绍。
第4章动态系统特性的频谱分析周期信号的傅里叶级数及频谱，非周期信号的傅里叶变换原理，傅里叶变换的周期性与离散性，频谱分析和FFT算法、相干分析、频谱细化分析、倒频谱分析、信号调制与解调分析、全息谱理论和方法介绍。
机械故障诊断技术绪论
第1章机械故障诊断技术绪论随着现代工业及科学技术的迅速发展，生产设备日趋大型化、集成化、高速化、自动化和智能化，设备在生产中的地位越来越重要，对设备的管理也提出了更高的要求，能否保证一些关键设备的正常运行，直接影响到一个行业发展的各个层面。
现代工业生产，一旦因故障停机，损失将十分巨大。
因此，设备诊断这一技术，日益引起人们的重视，并在理论和实践应用方面得到了迅猛的发展。
1．1 机械故障诊断的基本概念、研究内容和分类1.1.1故障的定义和分类关于机械设备故障(Fault)这一概念，目前并没有一个严格、统一的定义。
基于不同的文献资料或不同的应用环境往往有不同的解释。
按照国标(GB3187-82)的规定，给定层次级上的子分系统的故障是指该子分系统“丧失规定的功能”，或者说，给定层次织上的子分系统的输出与所预期的输出不相符合。
按电子工业部部标(SJ-2166-82)的规定，所谓故障是指：（1）设备（系统）在规定条件下，不能完成规定的功能。
（2）设备（系统）在规定的条件下，一个或几个性能参数不能保持在规定的上下限值之间。
（3）设备系统在规定的应力范围内工作时，导致设备（系统）不能完成其功能的机械零件、结构件或元器件的破裂、断裂、卡死等损坏状态。
另外，从设备维修的角度，故障被定义为：设备运行的功能失常，或者是设备的系统或局部的功能失效。
从诊断对象出发，故障又可以被认为是系统的观察（测）值与由系统的行为模型所得的预测值之间存在着矛盾。
依状态识别的观点，则定义设备的故障为其不正常状态。
也有的专家认为，设备故障是设备在运行过程中出现异常，不能达到预定的性能要求，或者表征其工作性能的参数超过某一规定界限，有可能使设备部分或全部丧失功能的现象。
美国《工程项目管理人员测试与诊断指南》(AD-A208917)把故障定义为“造成装置、组件或元件不能按规定方式工作的一种物理状态”。
在工程应用中，我们一般习惯于用机械设备的状态来定义故障。
机械故障诊断学教材
2）信号处理 排除干扰，提取最能反映设备状态的特 征参数的过程 最基本方法：时域分析法和频域分析法。
处理方法很多，各种滤波、包络线分析、 混沌、自适应等，可研究空间大
机械故障诊断学
第一章 概述
• 3）状态识别 将得到的诊断参数值与档案库里的标准值 进行比较，按一定判别准则对设备作出正常与否的判断
涉及模式识别、信息融合、人工智能等多 领域
机械故障诊断学
第一章 概述
四个基本环节：信息采集、分析处理（数据处理）和状态 识别（判断和预报）和诊断决策
机械故障诊断学
第一章 概述
• 1）信号采集 将最能表征设备运行状态的信息，用传感 器转变为电信号 传感器工作原理的分类物理传感器应用
的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸 缩现象，离化、极化、热电、光电、磁 电等效应。被测信号量的微小变化都将 转换成电信号。 化学传感器包括那些以 化学吸附、电化学反应等现象为因果关 系的传感器，被测信号量的微小变化也 将转换成电信号
机械故障诊断学
第一章ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ概述
② 按故障表现分：功能故障和潜在故障
设备丧失了或明显降低了工作能 力，这类故障容易发现，操作者 能感受出来，有称为实际故障 与渐进性故障相联系，故障在功 能方面尚未表现出来，但已发展 到能鉴别的程度时，称其为潜在 故障，对其进行研究在机械故障 诊断中重要价值。
③ 按发生原因分：人为故障和自然故障
机械故障诊断学
第一章 概述
• ②按诊断时间分： 定期诊断 每隔一段时间如一周、一月或数月，对运行中的设备进
行一次检测诊断，也叫巡回检测诊断。
连续诊断 采用现代化仪表和计算机信息处理系统对设备的状态进
行连续不断的监测诊断。
机械故障诊断分析课件(第一章)
University
of
Science 9 and Technology
of
China
诊断：确定疾病和病因。 诊—状态检查(身体检查)； 断—故障确定(包括故障产生的原因)。
什么是故障？
设备功能失常(Malfunction)，一般是功能可以 恢复的，不是设备的损坏(Breakdown)。 不同的国家和组织有不同的定义。 (GB3187－82)规定：给定层次级上的子分系统 的故障是指该子分系统“丧失规定的功能”，或者 说，给定层次级上的子分系统的输出与所预期的 输出不相容。
机械故障诊断学 Mechanical Fault Diagnostics
教材：《设备状态监测与故障诊断技术》 陈克兴，李川奇 主编，科学技术文献出版社 参考书：《机械故障诊断学》 钟秉林，黄仁 主编，机械工业出版社
University Science 1 and Technology China
of
of of
§1.4 故障分类
目的：在于揭示故障的实质，以利于选择适合 的诊断方法。
特点：在一定条件下系统所发生的功能上 的故障，带有间断性。 治理：通过调整系统参数和运行参数，不 需要换零部件又可恢复原系统的正常功能。
暂时性故障 按设备工作状态 永久性故障
原因：是由某些零、部件损坏而引起的 治理：必须经过更换或修复后才能消除故 障。
Science 8 and Technology
of
China
§1.1 什么是故障诊断技术？
“诊断”一词来源于仿生学。早在公元前五世纪 的史书中就有中医的望、闻、问、切“四诊”的 记载。 中医诊断实质上利用病人外部的信息与内部信 息的关联性进行的。 这种利用外部的信息与内部信息的关联性对 现代设备诊断也有普遍的意义。
of
Science 9 and Technology
of
China
诊断：确定疾病和病因。 诊—状态检查(身体检查)； 断—故障确定(包括故障产生的原因)。
什么是故障？
设备功能失常(Malfunction)，一般是功能可以 恢复的，不是设备的损坏(Breakdown)。 不同的国家和组织有不同的定义。 (GB3187－82)规定：给定层次级上的子分系统 的故障是指该子分系统“丧失规定的功能”，或者 说，给定层次级上的子分系统的输出与所预期的 输出不相容。
机械故障诊断学 Mechanical Fault Diagnostics
教材：《设备状态监测与故障诊断技术》 陈克兴，李川奇 主编，科学技术文献出版社 参考书：《机械故障诊断学》 钟秉林，黄仁 主编，机械工业出版社
University Science 1 and Technology China
of
of of
§1.4 故障分类
目的：在于揭示故障的实质，以利于选择适合 的诊断方法。
特点：在一定条件下系统所发生的功能上 的故障，带有间断性。 治理：通过调整系统参数和运行参数，不 需要换零部件又可恢复原系统的正常功能。
暂时性故障 按设备工作状态 永久性故障
原因：是由某些零、部件损坏而引起的 治理：必须经过更换或修复后才能消除故 障。
Science 8 and Technology
of
China
§1.1 什么是故障诊断技术？
“诊断”一词来源于仿生学。早在公元前五世纪 的史书中就有中医的望、闻、问、切“四诊”的 记载。 中医诊断实质上利用病人外部的信息与内部信 息的关联性进行的。 这种利用外部的信息与内部信息的关联性对 现代设备诊断也有普遍的意义。