機(jī)械故障診斷技術(shù)思考題

機(jī)械故障診斷學(xué)內(nèi)容及習(xí)題與思考題機(jī)械故障診斷學(xué)內(nèi)容及習(xí)題與思考題#第1部分緒論機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)的意義、目的和內(nèi)容設(shè)備故障的信息獲取和檢測方法機(jī)械設(shè)備故障診斷方法的分類機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況習(xí)題與思考題1機(jī)械設(shè)備監(jiān)測與故障診斷主要內(nèi)容是什么？2機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)與故障的常用識別方法有哪些？3簡述獲取診斷信息的方法。4設(shè)備狀態(tài)識別方法有哪些不確定性？確定性？會產(chǎn)生哪幾類錯誤？第2部分機(jī)械故障診斷的信號分析與處理機(jī)械物理信號分析的基礎(chǔ)知識檢測信號的時域分析方法檢測信號的頻域分析方法2.4倒頻譜分析方法2.5小波分析習(xí)題與思考題1新、舊機(jī)器的振動噪聲信號的概率分布密度函數(shù)有什么區(qū)別？自相關(guān)函數(shù)有什么不同？2機(jī)械故障診斷常用的幅值指標(biāo)有哪些？無量綱指標(biāo)有哪些？對無量綱指標(biāo)有什么要求？3什么是自相關(guān)函數(shù)？自相關(guān)函數(shù)有什么性質(zhì)？在機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中有什么用途？4什么是互相關(guān)函數(shù)？互相關(guān)函數(shù)有什么性質(zhì)？在機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中有什么用途？2-5設(shè)一信號x(t)，它是由兩個頻率、相角均不相等的余弦函數(shù)疊加而成，其教學(xué)表達(dá)式為x(t)=Acos?t+p)+Acos@t+p)求該信號的自相關(guān)函數(shù)。1112222-6一管道發(fā)生泄漏，現(xiàn)分別在相距1500mA,B兩處用傳感器測量，測得信號經(jīng)互相關(guān)處理的相關(guān)函數(shù)峰值在e=1.25s，已知管道中場速為300m/s，求泄漏處的位置。2-7已知信號的自相關(guān)函數(shù)RCO二ACOs(?T)，求出該信號的均方值?2和均方根值Q。xxx2-8已知一個隨機(jī)信號x(t)的自功率譜密度函數(shù)為Sx(f)，將x(t)輸入到傳遞函數(shù)為的系統(tǒng)中，其傳遞函數(shù)H(s)=%s+1)，試求該系統(tǒng)的輸出信號y(t)的自功率譜密度函數(shù)為Sy(f),及輸入、輸出兩函數(shù)的互功率譜密度函數(shù)S⑴。xy2-9對三個余弦函數(shù)x(t)二cos4?,x(t)二cos12?,x(t)二cos20^t進(jìn)行理想采樣，采樣123頻率fs=6Hz。求三個采樣輸出序列，比較這三個結(jié)果，畫出x1(t)，x2(t)，x3(t)，的波形及采樣點(diǎn)位置，并解釋頻率混疊現(xiàn)象。

2-10已知一有限長序列2-10已知一有限長序列x(n)二2<n<6n=0,1,7,8,9用直接DFT方法求DFT[x(n)]=X(k)，再由所得結(jié)果求IDFT[X(k)]=x(n)；用FFT方法求X(k)，再以所得結(jié)果求IDFT[X(k)]=x(n)。2-11分析說明小波變換的基本原理，比較其與傅里葉變換的相同點(diǎn)與不同之處。2-12定性說明如何進(jìn)行時域同步平均？2-13試對比時域同步平均與功率譜分析的異同、時域同步平均與自相關(guān)函數(shù)在提取周期分量時的原理和結(jié)果。第3部分機(jī)械故障診斷時序模型分析方法時間序列模型結(jié)構(gòu)特征自回歸模型的參數(shù)、階次的確定自加歸譜的概念應(yīng)用設(shè)備狀態(tài)變化趨勢性及預(yù)測習(xí)題與思考題3-1平穩(wěn)序列｛xj的樣本自相關(guān)系數(shù)如下(|Jy=0.03,r0=3；34)：K12345M-0.8000.670-0.518-0.390-0.310假定模型識別為AR(1)，試求yk的模型方程和b2的值。3-2平穩(wěn)序列｛xj的樣本自相關(guān)系數(shù)如下(|Jy=0.09,r0=1.15)：K12345M0.4270.4750.1690.2530.126假定模型識別為AR(2)，試求yk的模型方程和b2的值。3-3自回歸過程xk=0.8xk-1+akak?NID(2,4)，求：1)xk的均值；2)xk的方差；3)t=3時的自相關(guān)系數(shù)p3；4)功率譜密度函數(shù)Sx(f)。4時域故障識別如何用AIC指標(biāo)進(jìn)行？5自回歸譜用于機(jī)械故障診斷什么優(yōu)點(diǎn)？6試設(shè)計(jì)應(yīng)用自回歸譜分析電動機(jī)產(chǎn)生噪聲原因的檢測、分析系統(tǒng)。3-7根據(jù)AR模型參數(shù)9.(I=1,2,…,m)進(jìn)行故障診斷應(yīng)如何實(shí)施？其特點(diǎn)是什么？8如何根據(jù)模型殘差方差①2進(jìn)行故障診斷?a3-9平穩(wěn)序列｛yk｝的線性模型為yk=0.05-0.8yk-1+ak，而b2=1.2。已知觀測值y100=3.2,試用遞推法求預(yù)報(bào)值y100(1)，y100(2)，y100(3)，并求置信概率為95%的一小預(yù)報(bào)絕對誤差的范圍(假定正態(tài)平穩(wěn)序列)3-10平穩(wěn)序列｛yk｝的線性模型為yk=-0.34+ak+0.62ak1，而b2=0.96。已知觀測值y1，y2，…y50，算得a50=1.26，試用遞推法求預(yù)報(bào)值y50(1)，y50(2)，y50(3)。第4部分狀態(tài)識別與判決方法原理4.1概述4.2主分量分析貝葉斯決策理論方法4.4距離函數(shù)分類法故障診斷模糊模式識別方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其在故障診斷中的應(yīng)用習(xí)題與思考題1如果只知道各種故障類的先驗(yàn)概率，最小錯誤率貝葉斯決策規(guī)則應(yīng)如何表示？21）對c類情況推廣最小錯誤率貝葉斯決策規(guī)則；2）指出此時使錯誤率最小等價于后驗(yàn)概率最大，即P巴X）＞P『）對一切jHI成立。3對兩類問題，證明最小風(fēng)險貝葉斯決策規(guī)則可表示為>(或<)(九一九)P?)>(或<)12222九一九)p(?)211114謊報(bào)與漏檢有什么不同？在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中哪一種失誤應(yīng)控制得多一些？5主分量分析的原理是什么？步驟有哪些？6若有下列兩類樣本集：X1二(0,0,0)T1X1=(0,0,1$1X1=(1,0,0》1X1=(0,1,0$1X1=(1,0,1》1X1二(0,1,1)T1X1=(1,1,0》X1二(1,1,1)T11用主分量分析分別把特征空間維數(shù)將到d=2和d=1，并用圖畫出樣本在特征空間中的位置。7設(shè)備狀態(tài)識別中，常用的空間距離函數(shù)有哪些？其特點(diǎn)如何？8設(shè)備狀態(tài)識別中，常用的信息距離函數(shù)有哪些？其特點(diǎn)如何？9應(yīng)用距離函數(shù)對機(jī)械設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分類識別時應(yīng)注意哪些問題？4-10設(shè)論域Q={a,b,c,d,e,f}上5類模式a=08+03+空+0+05+011abcdefdeA=°7+1+°-3+0+03+°.9de2aA=02+1+08+04+蘭+01abcdefA=08+0+04+02+07+2abcdefa=05+03+06+06+0+04abcdef今有樣本問應(yīng)將B劃歸哪一類。b=07+04+06+01+02+08問應(yīng)將B劃歸哪一類。abcdef4-11試舉出利用最大隸屬原則和擇近原則進(jìn)行故障模糊識別的例子。4-12對某產(chǎn)品質(zhì)量作綜合評判，考慮從4種因素來評價產(chǎn)品，X={X],x2,x3,x4}將產(chǎn)品質(zhì)量分為4等U={U],u2，u3，uj,設(shè)單因素決斷為模糊映射fXTF(U)f(x)二(0.3,0.6,0.1,0)；f(x)二(0,0.2,0.5,0.3)12f(x3)=(0.5,0.3,0.1,0.1)；f(x4)二(0.1,0.3,020.4)設(shè)有兩種因素全重分配A1=(0.5,0.2,0.2,0.1)；A2=(0.2,0.4,0.1,0.3)試評價此產(chǎn)品按兩種全重分配情況下，分別相對地屬于哪級產(chǎn)品。4-13試舉一模糊綜合評判的實(shí)際機(jī)械故障診斷例子(由建立評判空間到綜合評判結(jié)束)4-14多層感知器網(wǎng)絡(luò)中只有一層連接權(quán)可調(diào)節(jié)，那么，采用多層感知器的原因何在？4-15試述BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程中，輸出誤差后向傳播及權(quán)值調(diào)節(jié)的原理。4-16神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是如何用于機(jī)械故障診斷？試從本章應(yīng)用舉例中給以總結(jié)。第5部分旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動監(jiān)測與故障診斷概述旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動監(jiān)測參數(shù)與分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障的機(jī)理和特征旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動故障診斷示例習(xí)題與思考題1旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動評定方法及其表述2拍的形成、振動信號單邊削平在頻率結(jié)構(gòu)上有什么規(guī)律和特點(diǎn)？3進(jìn)行暫態(tài)頻域分析的手段有哪些？從暫態(tài)分析中可以得到什么信息？4轉(zhuǎn)子振動監(jiān)測方法有哪些？各有何特點(diǎn)？5轉(zhuǎn)子的主要故障有哪些？各有何特點(diǎn)？6產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不平衡的原因是什么？轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的振動有什么特點(diǎn)？7轉(zhuǎn)子不對中的類型有哪此？引起轉(zhuǎn)子不對中的原因是什么？8油膜振蕩產(chǎn)生的原因是什么？其表現(xiàn)特征如何？5-9若一轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速從零升至17000r/min,其一階臨界轉(zhuǎn)速為8000r/min,試問半速渦動頻率等于多少？發(fā)生油膜振蕩時的頻率又是多少？10什么是旋轉(zhuǎn)失速？什么是喘振？兩者有何異同？第6部分往復(fù)機(jī)械的監(jiān)測與診斷往復(fù)機(jī)械的動力性能監(jiān)測往復(fù)機(jī)械故障診斷油樣分析法6.3瞬時轉(zhuǎn)速檢測法往復(fù)機(jī)械故障的振動診斷法柴油機(jī)供油系統(tǒng)故障診斷壓力波形分析法習(xí)題與思考題1對往復(fù)機(jī)械進(jìn)行性能檢測的目的是什么？2油樣光譜分析方法的原理是什么？3試述原子發(fā)射光譜儀的組成及其工作原理。4在機(jī)械故障診斷中，光譜分析提供哪些信息？5常用油樣鐵譜分析儀器有哪些？其原理如何？6油樣鐵譜分析的診斷指標(biāo)有哪些？各自的含義是什么？7如何應(yīng)用油樣分析方法進(jìn)行故障診斷？8往復(fù)機(jī)械振動特征與旋轉(zhuǎn)機(jī)械有何不同？原因所在？9用振動信號作為監(jiān)測參數(shù)對往復(fù)機(jī)械進(jìn)行故障診斷方法有哪些？如何應(yīng)用？10往復(fù)機(jī)械與旋轉(zhuǎn)機(jī)械相比，故障診斷的難點(diǎn)何在？第7部分典型傳動部件的故障及其診斷方法滾動軸承異常的基本形式滾動軸承振動類型及其故障特征滾動軸承故障診斷方法齒輪異常的基本形式及振動特點(diǎn)齒輪故障診斷方法習(xí)題與思考題1滾動軸承常發(fā)生那些異?，F(xiàn)象？引起各種異常原因是什么？2推導(dǎo)滾動軸承缺陷特征頻率的計(jì)算公式。3簡述滾動軸承內(nèi)環(huán)、外環(huán)及滾動體有損傷時，引起振動的時頻域特點(diǎn)。4損傷軸承與正常軸承幅值域中的概率密度相比有什么不同？5在滾動軸承振動故障診斷方法中，有效值判斷法、峰值指標(biāo)法各適于檢測什么性質(zhì)的故障？軸承生損傷時，峰值指標(biāo)如何變化？6沖擊脈沖法進(jìn)行軸承振動故障診斷時，使用哪些指標(biāo)對軸承正常異常情況進(jìn)行判斷？7試說明滾動軸承的包絡(luò)分析診斷法的優(yōu)點(diǎn)。8闡述用光纖監(jiān)測法和接觸電阻法進(jìn)行滾動軸承故障診斷診斷原理及說明各自的優(yōu)點(diǎn)。9齒輪異?；拘问接心膸追N？10試分析齒輪運(yùn)行中可能產(chǎn)生的振動形式及其頻率特點(diǎn)。7-11在齒輪箱的振動頻譜圖中，如何識別調(diào)制現(xiàn)象？7-12為什么說倒頻譜分析對于齒輪故障診斷一種有效的方法？7-13如何確定齒輪上損傷輪齒的位置？7-14齒輪的輪齒均勻磨損、個別齒嚴(yán)重磨損時，其頻域特性有什么不同？7-15齒輪振動信號的幅值調(diào)制和頻率調(diào)制是怎樣產(chǎn)生的？它們有什么共同點(diǎn)？第8部分機(jī)械制造過程工況監(jiān)測與故障診斷8.1概述切削過程刀具磨損與破損的監(jiān)測與診斷3金屬切削頻振的在線監(jiān)測4切削狀態(tài)的在線識別5磨削過程表面燒傷的識別8-6FMS和CIMS的監(jiān)測與診斷系統(tǒng)概述習(xí)題與思考題1試分析切削過程中刀具磨損過程的特征頻率隨刀具磨損量變化的變化規(guī)律2刀具磨損過程時序模型的模型參數(shù)和殘差方差是如何變化的？3金屬切削顫振的振動信號隨著顫振的發(fā)生與發(fā)展其特征量的變化有什么特點(diǎn)？如何進(jìn)行切削顫振的在線控制？4分析切削折斷頻率與功率譜特征頻率的關(guān)系以及其在加工系統(tǒng)頻域中的位置。5磨削過程中磨削熱輻射流溫度的分布特征是什么？6如何用磨削火花溫度自相關(guān)系數(shù)判斷磨削砂輪的狀態(tài)？磨削砂輪的狀態(tài)會對磨削火花溫度頻域特性產(chǎn)生什么影響？7論述多功能、柔性監(jiān)測診斷系統(tǒng)研究的意義。第9部分無損檢測技術(shù)光學(xué)檢測滲透與磁粉檢測渦流檢測射線檢測超聲波檢測聲發(fā)射檢測習(xí)題與思考題1無損檢測常用哪些方法？試比較各檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)。2滲透檢測包括哪幾個過程？該檢測方法的特點(diǎn)是什么？3試敘述磁粉檢測基本原理，磁粉法和檢測線圈法有什么相同和不同之處？磁化試件時應(yīng)考慮什么因素？4渦流檢測的基本原理是什么？該方法依據(jù)檢測線圈何種