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 开课学期：2 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。
学分：2 开课形式：讲授
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。
第5章 非平稳信号特征分析
非平稳信号的频域分析，在时频面对信号进行分析，学习典型的时频分析方法，如短时傅里叶变换、Wigner-Ville分布、经验模式分解等。
第6章 状态识别方法原理
对比分析法，距离及相似度量分类原理，近邻决策算法，贝叶斯(Baves)分类法等方法的理论基础及工程应用。
第7章 神经网络诊断原理
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(RBF)网络及其学习算法，模糊神经网络模型，无监督神经网络模型等理论。
第8章 模拟退火与演化算法的原理及应用
模拟退火算法原理，演化算法原理，模拟退火和演化算法在知识获取中的应用。 第9章 专家系统诊断原理
专家系统的基本结构及功能，推理机制，知识表示与知识获取，粗糙集理论与知识获取，人工神经网络与专家系统，基于行为的故障诊断系统。
第10章 旋转机械的状态监视与故障诊断
转子系统振动故障诊断，齿轮箱故障诊断，滚动轴承的振动信号分析及研究。 第11章 机械制造过程质量控制与状态识别
质量管理的模式，正态分布曲线性质及不合格品率的计算，工序过程质量状态的识别与控制。
第12章 液压系统的状态监测与故障诊断
液压系统的故障模式及其特征，液压系统检测与故障诊断方法，液压系统故障诊断的基本方法与步骤。
第13章计算机辅助状态监测与故障诊断系统
汽轮机压缩机组工况监视与故障诊断系统实例，面向web的多代理故障诊断系统，嵌入式智能故障诊断系统。
课程主要教材：
钟秉林，黄仁．机械故障诊断学．北京：机械工业出版社．2007年第3版
主要参考文献：
1. 屈梁生，张西宁，沈玉娣．机械故障诊断理论与方法．西安：西安交通大学出版社．2009年1版 2. 何正嘉，陈进，王太勇，褚福磊．机械故障诊断理论及应用．北京：高等教育出版社．2010年1版 3. 黄志坚，高立新，廖一凡，等．机械设备振动故障监测与诊断．北京：化学工业出版社．2010年1版 45. 韩清凯，于晓光．基于振动分析的现代机械故障诊断原理及应用．北京：科学出版社。2010年1版
学院审核意见： 学位分委员会审批意见：
签字： 签字： 日期： 日期：
机械故障诊断学研究生教学大纲-机电工程学院
