“机械系统故障诊断”实验教学大纲
Experiment Syllabus for Fault Diagnosis of Mechanical System
课程中文名称：机械系统故障诊断
课程英文名称：Fault Diagnosis of Mechanical System
课程编码：MACH3444
实验学时：16
学分：2
适用专业：机械工程及其自动化专业
先修课程：测试技术，机械设计基础
开课学院：机械工程学院
开课学期：6
教材及实验指导书：
[1] 何正嘉，陈进，褚福磊等.机械故障诊断理论及应用.北京:高等教育出版社，2010
[2] 何正嘉，訾艳阳，孟庆丰.机械设备非平稳信号的故障诊断原理及应用.北京:高等教育出版社，2001
[3] 屈粱生,何正嘉.机械故障诊断学.上海:上海科技出版社，1986.
[4] 訾艳阳、林京、张周锁等，《机械系统故障诊断实验指导书》，自编。
一、实验课程简介
本实验为《机械系统故障诊断》课程的必要组成部分。为了巩固课堂知识，掌握机械系统故障诊断的基本原理与常用方法，本课程开设4个实验，分别为；1信号调理、采集与信号分析方法实验；2)转子试验台振动信号分析实验；3)滚动轴承试验台振动信号分析实验；4)齿轮箱试验台振动信号分析实验。每个实验4个学时，共计16学时。
通过本实验，学生不仅可以进一步巩固与理解机械系统故障诊断理论与方法，还能够通过实践操作，掌握转子、齿轮、轴承的振动测试与信号特征提取技术，
初步具备常见故障的分析诊断能力。二、实验课性质、目的和任务
性质：课程内实验
目的：巩固课堂知识，掌握机械系统故障诊断的基本原理与常用方法，掌握转子、齿轮、轴承的振动测试与信号特征提取技术与故障诊断过程，初步具备常见故障的分析诊断能力。
任务：在教师指导下，分组完成4个课题实验，撰写实验报告。
三、实验课教学基本要求
1．在每次实验前复习课堂教学内容、预习实验指导书；
2. 严格按照实验仪器设备操作说明书和操作流程使用仪器设备，防止出现人为损坏；
3. 熟悉Matlab和LabVIEW软件，在实验前初步编写分析软件，实验时在老师指导下调试与修改，分析结果需要得到老师的现场认可；
4. 独立撰写实验报告，并按时提交。
四、实验教学的内容与要求
1．实验项目名称：信号调理、采集与信号分析方法实验。
实验目的：本实验结合《机械系统故障诊断》课程第二章“信号分析方法”的课堂教学内容，通过实验进一步了解振动信号的获取与时域、频域分析方法，加深对所学的理论知识的掌握与理解；
教学基本要求：要求学生学习并掌握信号调理、采集与时域分析、频域分析方法。利用现有的仪器搭建由振动加速度传感器、信号调理箱、A/D板、计算机组成的信号调理与采集系统，用搭建好的系统测量齿轮或滚动轴承的振动信号，用LabVIEW编写信号的时域分析和频域分析软件，学会数字信号的获取与分析方法，着重掌握振动信号的测量系统的搭建的基本方法；
实验内容提要：搭建信号调理、采集测试系统，测量振动信号，用LabVIEW平台编写信号的时域分析和频域分析软件，并对所测信号进行时域分析和频域分析，撰写实验报告。具体要求：1）利用现有的仪器搭建由振动加速度传感器、信号调理箱、A/D板、计算机组成的信号调理与采集系统；2）用搭建好的系统测量齿轮或滚动轴承的振动信号；3）编写基于LabVIEW平台的时域参数分析、频谱分析软件；4）利用自编软件分析所测的数据。
实验类型：综合性
必做或选做：必做
使用的主要仪器：信号发生器、信号调理箱、A/D板、计算机
2．实验项目名称：转子试验台振动信号分析实验
实验目的：本实验结合第三章“转轴组件的振动监测技术”的课堂教学内容，通过实验进一步了解转轴组件振动的特点、转子振动信号的测试与分析方法，加深对所学的理论知识的掌握与理解。
教学基本要求：要求学生学习并掌握采用电涡流位移传感器测量转子振动信号的方法；学会数字信号的获取与处理的基本方法及算法的实现，着重掌握转子振动信号分析的基本方法。撰写实验报告；
实验内容提要：利用实验1搭建的测试系统，采集转子试验台电涡流传感器振动信号进行分析，撰写实验报告。具体要求是：1)测量并采集转子正常运行、启停车过程、动静碰摩、不对中等状态下的振动信号；2)编写基于LabVIEW或者Matlab平台的转子轴心轨迹、伯德图、瀑布图分析软件；3)编写基于LabVIEW平台或者Matlab的频谱分析软件；4)利用自编软件分析所测数据。
实验类型：综合性
必做或选做：必做
使用的主要仪器：转子实验台、电涡流传感器、光电传感器、信号调理箱、A/D板、计算机
3．实验项目名称：滚动轴承试验台振动信号分析实验
实验目的：掌握滚动轴承振动信号的基本特点和故障分析方法；
教学基本要求：复习课堂教学内容、预习实验指导书、进行轴承振动信号采集，编写轴承故障解调分析软件，撰写实验报告；
实验内容提要：利用实验1搭建的测试系统，采集滚动轴承试验台振动信号，编写解调分析程序，提取特征频率处的振动幅值，撰写实验报告；
实验类型：综合性
必做或选做：必做
使用的主要仪器：滚动轴承实验台、振动加速度传感器、信号调理箱、A/D板、计算机
4．实验项目名称：齿轮箱试验台振动信号分析实验
实验目的：掌握齿轮振动信号的基本特点和故障分析方法；
教学基本要求：复习课堂教学内容、预习实验指导书、进行齿轮振动信号采集，编写齿轮故障时域平局、频谱与倒谱分析软件，提取故障特征，撰写实验报告；
实验内容提要：利用实验1搭建的测试系统，采集齿轮箱试验台振动信号进行分析，编写齿轮故障时域平局、频谱与倒谱分析软件，提取啮合频率处的振动幅值，撰写实验报告。
实验类型：综合性
必做或选做：必做
使用的主要仪器：齿轮振动实验台、振动加速度传感器、信号调理箱、A/D板、计算机
五、实验成绩的考核与评定办法（仿宋加粗小4号）
实验成绩以100分计，占课程期末考核成绩的30％。
附：教学实验基本信息汇总表（仿宋加粗小4号）
大纲制定者：訾艳阳（执笔）
大纲校对者：李兵
大纲审定者：何正嘉
大纲批准者： 訾艳阳
教学实验基本信息汇总表
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序
号
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课程名称
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课程
编码
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性质
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开课学期
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必修或选修
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实验项目名称
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实验内容提要
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学时
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类型
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每组
人数
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适用
专业
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必做或选做
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实验室名称
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主要仪器设备
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1
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机械系统故障诊断
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课内实验
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6
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选修
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1）信号调理、采集与信号分析方法实验
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搭建用于齿轮箱振动实验台的信号调理、采集测试系统，测量振动信号，用LabVIEW平台编写信号的时域分析和频域分析软件，并对所测信号进行时域分析和频域分析，撰写实验报告。
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4
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综合性
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4
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机自
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必做
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教学实验中心
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信号发生器、信号调理箱、A/D板、计算机
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2）转子试验台振动信号分析实验
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利用实验1搭建的测试系统，采集转子试验台电涡流传感器振动信号进行分析，撰写实验报告
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4
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综合性
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4
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机自
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必做
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教学实验中心
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转子实验台、电涡流传感器、光电传感器、信号调理箱、A/D板、计算机
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3）滚动轴承试验台振动信号分析实验
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利用实验1搭建的测试系统，采集滚动轴承试验台振动信号，编写解调分析程序，提取特征频率处的振动幅值，撰写实验报告；
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4
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综合性
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4
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机自
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必做
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教学实验中心
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滚动轴承实验台、振动加速度传感器、信号调理箱、A/D板、计算机
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4）齿轮箱试验台振动信号分析实验
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利用实验1搭建的测试系统，采集齿轮箱试验台振动信号进行分析，编写齿轮故障时域平局、频谱与倒谱分析软件，提取啮合频率处的振动幅值，撰写实验报告。
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4
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综合性
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4
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机自
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必做
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教学实验中心
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齿轮振动实验台、振动加速度传感器、信号调理箱、A/D板、计算机
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2
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3
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注：
1、序号应和课程名称一致，实验项目名称中的①②③号应与《实验教学的内容与基本要求》中的实验项目顺序一致。
2、课程名称、实验项目名称要准确规范,一律不得简写。
3、课程编号、课程名称、学时、实验项目必须与我校本科课程教学大纲一致。
4、实验内容提要在200字以内。
5、学时累计数要与实验总学时相同。
6、实验类型是指演示性、验证性、综合性、设计性、创新性（教育部本科教学评估要求，开出综合性、设计性实验的课程占有实验课程总数的比例应为：A级标准：≥80%；C级标准：50%--60%。）。
①设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。
②综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。
7、性质是指课程内实验、独立设置的实验课（具有独立的课程和学分）。
8、每组人数指实验时学生使用每台（套）实验仪器的人数。
9、表格内标题黑体五号；表格内内容，宋体五号；实验教学大纲标准格式可在教务处主页下载。
