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机械故障诊断学

课程代码:QZ073017

课程负责人: 刘文涛
共建教师: 陈乃建 孙选
课程建设:校级优质课程 开课学院:机械工程学院

开课时间:2019年07月04日 学习人数:0人
有效时间: 永久有效 评分:
课程简介

  机械故障诊断学是机械工程领域的一个重要研究方向。随着现代工业技术水平的不断提高,机电设备正朝着精密化、信息化、集成化和高速化等方向迅速发展,同时设备运行的安全性与可靠性越来越引起人们的重视,尤其是在一些关系国民经济稳定发展的重大领域,例如航空发动机、发电机组、化工、煤矿、高速列车等,机械装备的状态监测和故障诊断发挥着非常重要的作用和意义。因此,近年来国内外不少高等院校都将本课程列为机械工程、精密仪器、能源动力等专业研究生培养的重要课程之一,例如清华大学机械工程学院、西安交通大学机械工程学院、中国石油大学机械工程学院、北京航空航天大学机械工程学院等,有些高校甚至把本课程作为一门研究生必修课。

  本课程是一门实践性和交叉性较强的学科,涉及机械工程、信息工程、控制工程、动力学以及仪器仪表等多学科内容,需要学生将多门专业基础课的知识综合起来进行应用,然而学生此时通常还不具备与本课程相关的完整的理论基础,例如机械工程专业的学生对机械结构、力学、控制工程等基础知识的掌握较好,但是在信号分析与处理、算法设计、编程等方面较薄弱。因此,如何在较短的时间内补齐学生的基础理论知识,同时提高学生对理论知识的综合运用能力是目前国内本课程教学的主要问题。

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教学大纲

第一篇 机械故障诊断学基础

第一章 机械故障诊断学概论(2学时)

第二章 机械系统故障诊断的动力学基础(6学时)

2.1 单自由度系统的自由振动与强迫振动

2.2 多自由度系统的自由振动与强迫振动

2.3 常见机械故障振动的频率特征与机理

第三章 振动信号的频域分析基础及应用(4学时)

3.1傅里叶级数与傅里叶变换

3.2快速傅里叶变换与窗函数

3.3稳态信号的频谱分析及应用

第二篇 机械故障诊断中的现代信号处理方法

第四章 短时傅里叶变换(2学时)

4.1 基本定义及性质

4.2 时频分辨率及不确定性原理

4.3 程序实现及算例

第五章 Wigner-Ville分布(2学时)

5.1 基本定义及性质

5.2 交叉干扰项及其抑制方法

5.3 程序实现及算例

第六章 小波变换(4学时)

6.1 连续小波变换

6.2 基于小波变换的谱分析

6.3 程序实现及算例

6.4 实例分析:转子碰摩信号分析

第七章 线性调频小波变换(4学时)

7.1 线性调频小波

7.2 线性调频小波变换

7.3 自适应线性调频小波分解

7.4 Gauss 线性调频小波

7.5 非线性调频小波变换

7.6 程序实现及算例

7.7 实例分析:旋转机械启停过程振动信号分析

第八章 Hilbert-Huang变换(4学时)

8.1 Hilbert变换和瞬时频率

8.2 本征模函数

8.3 经验模式分解(EMD)方法

8.4 基于经验模式分解的Hilbert谱

8.5 程序实现及算例

第九章 机械故障诊断中的盲源分离技术(2学时)

9.1 盲源分离问题的提出

9.2 盲源分离的基本理论

9.3 盲源分离算法

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教学团队

团队成员: 1. 刘文涛 男 研究生,博士 讲师 2. 陈乃建 男 研究生,博士 副教授 3. 李映君 男 研究生,博士 副教授 4. 孙选 男 研究生,博士 副教授 5. 马玉真 女 研究生,博士 副教授 近四年主要研究生教学研究成果: (一)教研项目 [1]马玉真等.测控类课程实验教学的立体架构设计及实践,JYYS16077,济南大学 [2]陈乃建、李映君、孙选等.美国国家仪器公司(NI)教学内容与课程体系改革项目,教育部,2016年,教育部产学合作专业综合改革项目(项目编号:201601011025),承担单位:济南大学。 (二)发表的教研论文 [1]马玉真,宋方臻,邵海燕.用于研究生教学的机械类课程仿真实验教学系统的开发[J].教育教学论坛,2012(09):231-233. [2]马玉真,董学仁,宋方臻.研究生创新教育中的协同教学[J].中国现代教育装备,2013(01):86-88. [3]马玉真,宋方臻,邵海燕.建模仿真实例教学在研究生创新教育中的应用[J].实验技术与管理,2012,29(06):86-89. [4]陈乃建,门秀花,王娜,赵珅,马玉真,杨学峰.基于网络化的工科学生在线学习与测试行为分析[J].科技视界,2015(24):36+42. [5]马玉真,董学仁.高校实践教学的阶梯式协同发展[J].中国现代教育装备,2013(03):33-35. [6]李映君,王砚军,曹树坤,王玉增,王桂从,杨雪.面向创新能力培养的机械原理课程教学内容和方法探索[J].科技视界,2016(25):213. (三)教学获奖 [1]宋方臻、冯德振、马玉真、王娜.研究生《机械系统建模与仿真》课程建设的研究,济南大学研究生教学成果奖三等奖,2014.12. [2]陈乃建、张辉、门秀花、孙选等.机械电子工程类专业课程融合与创新实践教学应用研究,山东省第八届省级教学成果奖一等奖,2018.