機械故障診斷技術思考題

機械故障診斷學內容及習題與思考題機械故障診斷學內容及習題與思考題#第1部分緒論機械設備故障診斷技術的意義、目的和內容設備故障的信息獲取和檢測方法機械設備故障診斷方法的分類機械設備故障診斷技術的發(fā)展概況習題與思考題1機械設備監(jiān)測與故障診斷主要內容是什么？2機械設備狀態(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設備狀態(tài)識別方法有哪些不確定性？確定性？會產生哪幾類錯誤？第2部分機械故障診斷的信號分析與處理機械物理信號分析的基礎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小波分析習題與思考題1新、舊機器的振動噪聲信號的概率分布密度函數(shù)有什么區(qū)別？自相關函數(shù)有什么不同？2機械故障診斷常用的幅值指標有哪些？無量綱指標有哪些？對無量綱指標有什么要求？3什么是自相關函數(shù)？自相關函數(shù)有什么性質？在機械設備狀態(tài)監(jiān)測中有什么用途？4什么是互相關函數(shù)？互相關函數(shù)有什么性質？在機械設備狀態(tài)監(jiān)測中有什么用途？2-5設一信號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，其教學表達式為x(t)=Acos?t+p)+Acos@t+p)求該信號的自相關函數(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，測得信號經互相關處理的相關函數(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，比較這三個結果，畫出x1(t)，x2(t)，x3(t)，的波形及采樣點位置，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)，再由所得結果求IDFT[X(k)]=x(n)；用FFT方法求X(k)，再以所得結果求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與不同之處。2-12定性說明如何進行時域同步平均？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函數(shù)在提取周期分量時的原理和結果。第3部分機械故障診斷時序模型分析方法時間序列模型結構特征自回歸模型的參數(shù)、階次的確定自加歸譜的概念應用設備狀態(tài)變化趨勢性及預測習題與思考題3-1平穩(wěn)序列｛xj的樣本自相關系數(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指標進行？5自回歸譜用于機械故障診斷什么優(yōu)點？6試設計應用自回歸譜分析電動機產生噪聲原因的檢測、分析系統(tǒng)。3-7根據(jù)AR模型參數(shù)9.(I=1,2,…,m)進行故障診斷應如何實施？其特點是什么？8如何根據(jù)模型殘差方差①2進行故障診斷?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,試用遞推法求預報值y100(1)，y100(2)，y100(3)，并求置信概率為95%的一小預報絕對誤差的范圍(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，試用遞推法求預報值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網絡及其在故障診斷中的應用習題與思考題1如果只知道各種故障類的先驗概率，最小錯誤率貝葉斯決策規(guī)則應如何表示？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謊報與漏檢有什么不同？在設備狀態(tài)監(jiān)測中哪一種失誤應控制得多一些？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設備狀態(tài)識別中，常用的空間距離函數(shù)有哪些？其特點如何？8設備狀態(tài)識別中，常用的信息距離函數(shù)有哪些？其特點如何？9應用距離函數(shù)對機械設備狀態(tài)進行分類識別時應注意哪些問題？4-10設論域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今有樣本問應將B劃歸哪一類。b=07+04+06+01+02+08問應將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行故障模糊識別的例子。4-12對某產品質量作綜合評判，考慮從4種因素來評價產品，X={X],x2,x3,x4}將產品質量分為4等U={U],u2，u3，uj,設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)試評價此產品按兩種全重分配情況下，分別相對地屬于哪級產品。4-13試舉一模糊綜合評判的實際機械故障診斷例子(由建立評判空間到綜合評判結束)4-14多層感知器網絡中只有一層連接權可調節(jié)，那么，采用多層感知器的原因何在？4-15試述BP網絡學習過程中，輸出誤差后向傳播及權值調節(jié)的原理。4-16神經網絡是如何用于機械故障診斷？試從本章應用舉例中給以總結。第5部分旋轉機械的振動監(jiān)測與故障診斷概述旋轉機械振動監(jiān)測參數(shù)與分析旋轉機械典型故障的機理和特征旋轉機械振動故障診斷示例習題與思考題1旋轉機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構上有什么規(guī)律和特點？3進行暫態(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轉子振動監(jiān)測方法有哪些？各有何特點？5轉子的主要故障有哪些？各有何特點？6產生轉子不平衡的原因是什么？轉子不平衡產生的振動有什么特點？7轉子不對中的類型有哪此？引起轉子不對中的原因是什么？8油膜振蕩產生的原因是什么？其表現(xiàn)特征如何？5-9若一轉子的旋轉轉速從零升至17000r/min,其一階臨界轉速為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？10什么是旋轉失速？什么是喘振？兩者有何異同？第6部分往復機械的監(jiān)測與診斷往復機械的動力性能監(jiān)測往復機械故障診斷油樣分析法6.3瞬時轉速檢測法往復機械故障的振動診斷法柴油機供油系統(tǒng)故障診斷壓力波形分析法習題與思考題1對往復機械進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有哪些？各自的含義是什么？7如何應用油樣分析方法進行故障診斷？8往復機械振動特征與旋轉機械有何不同？原因所在？9用振動信號作為監(jiān)測參數(shù)對往復機械進行故障診斷方法有哪些？如何應用？10往復機械與旋轉機械相比，故障診斷的難點何在？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齒輪故障診斷方法習題與思考題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推導滾動軸承缺陷特征頻率的計算公式。3簡述滾動軸承內環(huán)、外環(huán)及滾動體有損傷時，引起振動的時頻域特點。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、峰值指標法各適于檢測什么性質的故障？軸承生損傷時，峰值指標如何變化？6沖擊脈沖法進行軸承振動故障診斷時，使用哪些指標對軸承正常異常情況進行判斷？7試說明滾動軸承的包絡分析診斷法的優(yōu)點。8闡述用光纖監(jiān)測法和接觸電阻法進行滾動軸承故障診斷診斷原理及說明各自的優(yōu)點。9齒輪異?；拘问接心膸追N？10試分析齒輪運行中可能產生的振動形式及其頻率特點。7-11在齒輪箱的振動頻譜圖中，如何識別調制現(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制和頻率調制是怎樣產生的？它們有什么共同點？第8部分機械制造過程工況監(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？如何進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部分無損檢測技術光學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。2滲透檢測包括哪幾個過程？該檢測方法的特點是什么？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