《机械故障诊断》课程标准(上交).docx
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《机械故障诊断技术》课程教学标准
课程编码:
20102018课程类别:
专业课
适用专业:
机械制造与自动化课程管理单位:
机械工程系
学时:
42学时学分:
2.5学分
制定日期:
2011年1月10日
1、课程概述
1.1课程性质
《机械故障诊断技术》是机械制造与自动化专业装配维修方向的专业课程,具有较强的综合性和实践性,是机械设备维修的前提。
本课程的任务是培养学生运用故障诊断仪器的能力,判断故障机理的能力。
1.2课程定位
1.2.1本课程在专业人才培养过程中的地位及作用
《机械故障诊断技术》是机械制造与自动化专业装配维修方向专业核心课程之一,在人才培养方案中起承上启下的作用,具有十分重要的地位,为后续专业课程《机械装配与维修技术》的学习打下良好的理论和专业技术基础。
1.2.2与其它课程的关系
前续课程:
《机械零件识读与测绘》、《机械设计基础》、《电工电子技术》、液压系统装配与调试》、《机床电气控制与PLC》等课程。
后续课程:
《机械装配与维修技术》、《综合实训》和毕业设计等课程。
1.3修读条件
学习本课程应具备工程结构及机械图样的识读能力,具备分析机构运动规律的能力,具有常用工量具正确使用等基本常识。
2、课程目标
2.1课程总目标
能利用状态监测手段,判断机械设备运行状态;能运用故障诊断仪器,分析机械设备故障产生的机理,判断故障的原因。
养成善于观察、独立思考的习惯,具有敬业、诚信、严谨的工作作风和良好的职业道德素养;具备自学能力、文字表达能力、团队沟通能力和可持续发展能力。
2.2具体目标
2.2.1知识目标
一)机械系统动态信号处理与分析方法
1.掌握机械设备的振动与故障的关系。
设备的诊断4个主要步骤:
诊断信息的获取、故障特征的提取、状态识别、故障诊断,其中诊断信息的获取是指设备状态参数的获取与监测,特征提取是指通过各种方法和技术提取故障特征信息,状态识别是确定故障发生类型、部位和程度,诊断决策是对判定的故障作出处理
意见。
2.掌握振动信号的描述方式,振动信号的提取技术。
3.掌握振动的不同表现形式,判断机械设备的故障原因。
4.各种传感器的学习,传感器的校准与选用,信号预处理,传输中的抗干扰技术
5.噪声干扰的形成,噪声源,噪声的耦合方式,噪声的干扰模式,硬件抗干扰技术
二)掌握设备状态的判定与趋势分析
1.设备状态诊断标准
2.振动诊断标准的判定参数
3.状态判定标准的分类
4.振动判定标准介绍
5.设备状态劣化趋势分析
6.状态趋势分析在故障监测预警中的作用
7.趋势分析应用方法
三)旋转机械故障类型及其振动特征
1.不平衡与振动谱图
2.不对中及轴弯曲
3.机械松动
4.齿轮缺陷
5.滚动轴承故障(滚动轴承)
6.滑动轴承故障
7.滞后回旋
8.不平衡往复力和力偶
9.扰动增加
10.电磁感应振动
11.皮带传动故障
四)齿轮箱故障诊断
1.齿轮的失效形式
2.齿轮的振动机理与信号特征
3.齿轮的故障分析方法
五)电动机故障诊断
1.电动机的类型特点与测量标准
2.电动机的故障特征
六)设备状态调整
1.滑动轴承的间隙与测量调整
2..滚动轴承的间隙与测量调整
3.齿轮的装配与调整
4.联轴的器的对中调整
5.转子的静、动平衡技术
2.2.2能力目标
1.正确分析机械设备中机械、电气设备工作原理的能力,能对机械设备工作过程进行运动简图的绘制。
2.分析设备在线监测和故障诊断系统实施的需求,并策划系统的实施的能力。
3.进行设备故障诊断,并出具诊断报告的能力。
4.参与在线监测项目施工的能力。
5.能进行大型机组设备的在线状态监控。
6.能正确分析设备故障诊断理论。
7.能正确分析设备在线监测和故障诊断系统的结构;
8.能正确运用计算机,能与软、硬件开发人员进行在线监测系统实施要求的技术问题进行沟通。
9.能正确使用各种故障诊断仪器。
10.能正确分析各种振动信号,判断故障原因。
2.2.3情感与态度目标
具备良好的成本意识和安全意识,能以科学的态度来对待工作和学习;
养成实事求是、尊重自然规律的科学态度,养成积极思考问题、主动学习的习惯,培养较强的自主学习能力;
培养良好的团队合作精神,能较好地表达自己的观点和思想,认识到交流与合作的重要性,有主动与他人合作的精神,敢于提出与别人不同的见解,勇于放弃或修正自己的错误观点;
养成勇于克服困难的精神,在解决问题的过程中,有克服困难的信心和决心,具有较强的忍耐力;
养成及时完成阶段性工作任务的习惯,言必信,行必果,信用意识,敬业意识、效率意识;
爱岗敬业,具有高度的责任心,处理问题做到精益求精;
着装整洁,符合规定,保持工作环境清洁,文明生产;
关心国内外科技发展现状与趋势,有爱国的使命感与责任感,有将科学服务于人类的意识。
3、课程内容与要求、参考课时、教学方法建议
表1课程教学内容
模块
主要教学内容与教学要求
教学方法
参考
单元
教学内容
教学要求
建议
课时
模块一机械系统动态信号处理与分析方法
1、机械振动基础
2、振动信号的描述
3、设备状态信号的物理表现
4、振动信号的提取技术,各种传感器的学习,传感器的校准与选用,信号预处理,传输中的抗干扰技术
5、噪声干扰的形成,噪声源,噪声的耦合方式,噪声的干扰模式,硬件抗干扰技术
6、监测与诊断系统的组成与工作程序
1.了解:
本课程的性质、任务与要求,学习方法与考核方案,了机械设备故障的外在表现形式。
2.理解:
振动与故障的关系。
设备的诊断4个主要步骤:
诊断信息的获取、故障特征的提取、状态识别、故障诊断,其中诊断信息的获取是指设备状态参数的获取与监测,特征提取是指通过各种方法和技术提取故障特征信息,状态识别是确定故障发生类型、部位和程度,诊断决策是对判定的故障作出处理意见。
3.掌握:
振动信号的描述方式,振动信号的提取技术。
4.技能:
振动的不同表现形式,判断机械设备的故障原因。
1.多媒体教学。
2.展示多种传感器、振动测试仪、振动频谱图,并进行分析;
3.播放现场检测的录像短片,增加感性认识。
8
模块二设备状态的判定与趋势分析
设备状态诊断标准
振动诊断标准的判定参数
状态判定标准的分类振动判定标准介绍设备状态劣化趋势分析状态趋势分析在故障监测预警中的作用
趋势分析应用方法
1.了解:
状态监测的目的是判断机器运行的状态是否正常,一旦出现异常可以报警或停车跳闸与故障诊断的区别。
2.理解:
设备状态管理是以设备状态检测诊断受控点方式开展的,通过检测诊断受控点以量化设备状态数据为基础,科学的诊断技术为保障,为设备的功能、精度、可靠性提供有力的支撑,保证设备持续稳定运行。
3.掌握:
设备状态管理系统项目的实施方法。
4.技能:
能利用监测手段收集数
1.多媒体教学。
2.展示多种传感器、振动测试仪、振动频谱图,并进行分析;
3.播放现场检测的录像短片,增加感性认识。
6
据,预测故障、提出检维修方案。
模块三旋转机械故障类型及其振动特征
不平衡与振动谱图
不对中及轴弯曲
机械松动
齿轮缺陷
滚动轴承故障(滚
动轴承)
滑动轴承故障
滞后回旋
不平衡往复力和力
偶
扰动增加
电磁感应振动
皮带传动故障
1.了解:
旋转机械故障的类型。
2.理解:
不同类型的故障对应的振动特征。
3.掌握:
平衡与振动谱图
不对中及轴弯曲
机械松动
齿轮缺陷
滚动轴承故障(滚动轴承)
滑动轴承故障
滞后回旋
不平衡往复力和力偶
扰动增加
电磁感应振动
皮带传动故障。
1.技能:
能根据振动谱图分析出旋转机构故障的类型。
1.在多媒体教室教学。
2.以任务驱动教学或教学做合一方法实施教学。
10
模块四齿轮箱故障诊断
齿轮的失效形式
齿轮的振动机理与信号
特征
齿轮的故障分析方法
1.了解:
齿轮的失效形式。
2.理解:
齿轮的振动机理与信号特征。
3.掌握:
齿轮的故障分析方法。
4.技能:
能根据振动机理判断出齿轮的故障。
1.在多媒体教室组织实施。
2.以任务驱动法,分段设置不同任务内容,分段实施教学。
3.分组实施。
6
模块五电动机故障诊断
电动机的类型特点与测
量标准
电动机的故障特征
1.了解:
电动机的类型、测量标准。
2.理解:
电磁耦合系统的振动原理。
3.掌握:
电动机的故障特征。
4.技能:
能正确判断电动机的故障类型。
1.在多媒体教室组织实施。
2.以任务驱动法,分段设置不同任务内容,分段实施教学。
6
模块六
滑动轴承的间隙与测量
1.了解:
设备状态调整的意义,
1.以减速器为
6
设备状态调整
调整
滚动轴承的间隙与测量调整
齿轮的装配与调整联轴的器的对中调整转子的静、动平衡技术
内容。
2.理解:
间隙的大小对机械设备的运转的作用。
3.掌握:
滑动轴承、滚动轴承、齿轮、联轴器的结构原理和状态调整方法。
掌握转子的静、动平衡机理。
4.技能:
能根据机械设备的运行状态对滑动轴承的间隙与测量调整,滚动轴承的间隙与测量调整,齿轮的装配与调整,联轴的器的对中调整。
同时对对转子做转子的静、动平衡技术。
例实施教学。
2.分小组讨论完成项目的各阶段设计。
3.通过兴趣小组、课外活动完成。
4、课程实施建议
4.1实训条件
电机水泵组件3套;
静动平衡试验机各1台
振动测示仪10台(不同型号)
实习基础运转设备
4.2师资条件
具有机械设备系统理论知识;
具备设计基于工作过程教学模式和行动导向教学法的设计应用能力;
要求实训指导教师具备企业生产现场实际工作经历,具备相关的高级实习指导教师资格;
具有良好的职业道德和社会责任心;
具有较强的课堂组织和过程协调的能力;
具有“双师”结构的教学团队,老中青年龄梯度、学缘结构合理。
4.3教材与教学资源
4.3.1推荐教材
[1]机械故障诊断技术.张键.北京:
机械工业出版社,2008
[2]
4.3.2推荐教学参考书
[1]机械设计基础学习指导与习题京玉海等主编,北京:
北京理工大学出版社,2007
[2]机械创新设计高志等主编北京:
清华大学出版社,2009
4.3.3推荐教学参考网站
5、课程考核
5.1合格标准
旷课不超过6节;
平时成绩不低于30分;
总分大于或等于60分;
没有不诚信行为。
5.2成绩构成
课程考核由“学习态度(10%)+综合素养(10%)+平时作业与口试(10%)+技能考核(30%)+期末考试(40%)”五项组成。
5.3考核内容
学习态度、专业知识和专业技能、综合素质表现(社会能力、方法能力、职业素养)等。
5.4考核方案考核内容、标准与方式
表2课程考核方案框架
序号
考核内容
考核标准
考核方式
分值
考核指标
评价标准及分值
1
学习态度
1.不迟到、早退、旷课,有事请假
2.课堂学习积极性,预习、认真听讲、记笔记、发言
3.遵守课堂纪律和服从教师安排
1.迟到、早退扣0.5分/次,旷课扣1分/次;
2.说话、睡觉、看闲书、玩手机等现象扣0.2分/次;
3.违反操作规程均视为该项成绩为0分。
考勤
课堂记录
10
2
综合素养
1.团队合作
2.安全意识
3.标准与规范意识
4.“精细化”意识
5.规划与自我评价
6.责任心
1.主动参与团队合作2分
2.有安全意识、无事故1分
3.认真执行规程、习惯良好2分
4.做事求精求细1分
5.自我规划、评价与改进1分
6.不敷衍了事3分
课堂记录项目记录学生互评
10
3
平时作业、口试
1.按时、按质、按量
完成作业
2.独立完成作业
3.利用所学知识正确
1.平时作业5分
2.口试5分
作业
□试题卡
10
分,
析解决问题
4
模块一:
机械系统动态信号处理与分析方法
理论知识
1.掌握故障诊断的基本方法,机械振动信号的描述、
测试、信号提取分析技术。
5分
闭卷考试
2
基本技能
1.能正确使用测振仪。
10分
2.在教师指导下,能根据振动信号分析出振动的原
因,判断出故障的机理。
20分
教师评价小组评价简单机器拆装体会
50
5
模块二:
设备状态的判定与趋势分析
理论知识
1、掌握设备状态诊断标准,振动诊断标准的判定参数,状态判定标准的分类,振动判定标准介绍。
2、设备状态劣化趋势分析。
3、状态趋势分析在故障监测预警中的作用。
4、趋势分析应用方法10分
闭卷考试
58
基本技能
1.通过检测诊断受控点以量化设备状态数据为基础,科学的诊断技术为保障,为设备的功能、精度、可靠性提供有力的支撑,保证设备持续稳定运行。
10分
实验报告
25
6
模块三:
旋转机械故障类型及其振动特征
理论知识
掌握不平衡与振动谱图、不对中及轴弯曲、机械松动、齿轮缺陷、滚动轴承故障、滑动轴承故障、滞后回旋、不平衡往复力和力偶、扰动增加、电磁感应振动、皮带传动故障
闭卷考试
40
基本技能
能根据振动频谱分析出:
不对中及轴弯曲、机械松动、齿轮缺陷、滚动轴承故障、滑动轴承故障、滞后回旋、不平衡往复力和力偶、扰动增加、电磁感应振动、皮带传动故障。
教师评价图纸评价
25
7
模块四齿轮箱故障诊断
理论知识
掌握齿轮副的运动特点,齿轮和齿轮箱的失效形式和原因,齿轮振动诊断原理,齿轮和齿轮箱检测和诊断方法。
闭卷考试
60
基本技能
能分析齿轮和齿轮箱的失效原因。
能根据齿轮振动诊断原理,在不停机的情况下,判断齿轮和齿轮箱的故障。
教师评价设计计算结果评价图纸评价
30
实验报告
8
模块五电动机故障诊断
理论知识
掌握电动机的类型、测量标准。
掌握电磁耦合系统的振动原理。
掌握电动机的故障特征。
闭卷考试
38
基本技能
能正确判断电动机的故障类型。
教师评价小组评价设计计算结果评价
20
9
模块六设备状态调整
理论知识
掌握间隙的大小对机械设备的运转的作用。
掌握滑动轴承、滚动轴承、齿轮、联轴器的结构原理和状态调整方法。
掌握转子的静、动平衡机理。
闭卷考试
2
基本技能
能根据机械设备的运行状态对滑动轴承的间隙与测量调整,滚动轴承的间隙与测量调整,
齿轮的装配与调整,联轴的器的对中调整。
同时对对转子做转子的静、动平衡技术。
教师评价小组评价设计计算结果评价图纸评价
50
备注:
教师应向学生解释本课程考核方案和指标。
理论考核采用闭卷笔试的考试方式,试卷总分100分,60分为及格,考试时间为90分钟。
技能考核分项目考核,总分100分。
6、课程教学设计
5.1课程教学设计原则
以学生为主体、老师为主导的原则。
工学结合,职业活动导向原则。
注重职业素养与职业能力培养的原则。
理论实践相结合原则。
能力本位原则。
6.2学习情境设计
7.2.1信号分析方法及应用
学习情境
信号分析方法及应用
学时
8
学习目标
1.掌握故障诊断的基本方法,机械振动信号的描述、测试、信号提取分析技术。
2.能正确使用测振仪。
3.在教师指导下,能根据振动信号分析出振动的原因,判断出故障的机理。
主要内容
教学方法建议
1.机械振动及信号
2.振动信号测取技术
3.振动信号的分析技术
多媒体教学、结合录像片
教学组织形式
以项目为导向、讲授与讨论相结合、理论与实操交替进行。
教学材料
学生知识与能力要求
教师知识与能力要求
备注
电动机及转动设备1台振动测试仪2台各种传感器若干PPT、动画
1.振动信号测试分析能力;
2.振动测试仪的使用能力;
3.认识传感器的使用能力;
4.学习能力。
1.机械测试理论与测
试能力;
2.教学指导能力。
1.工具;
2.多媒体设备;
3.一体化教室。
评价指标:
信号分析方法及应用(60%):
A.独立、正确、规范地使用振动测试仪进行测试;B.在老师指导下正确、规范地完成测试分析;C.在老师指导下能正确使用传感器进行振动信号的提取;D.职业素养水平,6s管理情况。
学生自评(10%):
学生自我评价在振动信号分析目中的工作情况与收获,根据自己对项目的理解、参与程度、操作的正确性、工具使用的规范性评定为ABCD四个等级。
学生互评(10%):
学习小组评价它组团队合作精神、操作过程管理、振动信号分析项目、小组讨论结果评定为ABCD四个等级。
教师评价(20%):
A.学习态度认真、工具使用规范、振动信号分析正确6S管理情况执行好;B.学习态度较好、测试过程和工具使用较规范;C.学习态度、测试过程和工具使用一般;D.学习被动、工具使用不规划,6s管理情况执行情况差。
6.2.2设备状态的判定与趋势分析
学习情境
设备状态的判定与趋势分析
学时
6
学习目标
1、掌握设备状态诊断标准,振动诊断标准的判定参数,状态判定标准的分类,振动判定标准介绍。
2、设备状态劣化趋势分析。
3、状态趋势分析在故障监测预警中的作用。
趋势分析应用方法
4.通过检测诊断受控点以量化设备状态数据为基础,科学的诊断技术为保障,为设备的功能、精度、可靠性提供有力的支撑,保证设备持续稳定运行。
主要内容
教学方法建议
1.设备状态诊断标准
振动诊断标准的判定参数
状态判定标准的分类
振动判定标准介绍
2.设备状态劣化趋势分析
3.状态趋势分析在故障监测预警中的作用
4.趋势分析应用方法
多媒体教学、结合录像片
教学组织形式
以项目为导向、讲授与讨论相结合、理论与实操交替进行。
教学材料
学生知识与能力要求
教师知识与能力要求
备注
振动测试仪电动机及运转设备一台
PPT、动画
1.常用工具使用;
2.各种机械运转状态判断能力;
3.学习、分析问题、表达思想的能力。
1.运转设备状态判断能力;
2.分析解决故障原因的能力;
3.教学指导能力。
1.工具;
2.多媒体设备;
3.一体化教室。
评价指标:
设备状态的判定与趋势分析及讨论(60%):
A.独立、正确、规范地使用工具,正确判断运转状态,6S管理执行情况好;B.在老师指导下正确、规范地完成项目;C.在老师指导下基本完成项目;D.未完成项目或未参加,严重违反操作规程或致人伤害,6S管理执行情况不好。
学生自评(10%):
学生自我评价在项目中的工作情况与收获,根据自己对项目的理解、参与程度、操作的正确性、工具使用的规范性评定为ABCD四个等级。
学生互评(10%):
学习小组评价它组团队合作精神、操作过程管理、项目、小组讨论结果评定为ABCD四个等级。
教师评价(20%):
A.学习态度认真、项目完成好、工具使用规范,6S管理执行情况好;B.学习态度较好、项目完成一般和工具使用较规范;C.学习态度、项目完成和工具使用一般;D.学习被动、工具使用不规范,6s管理执行情况不好。
6.2.3旋转机械故障类型及其振动特征
学习情境
旋转机械故障类型及其振动特征
学时
10
学习目标
1.了解:
旋转机械故障的类型。
2.理解:
不同类型的故障对应的振动特征。
3.掌握:
平衡与振动谱图、不对中及轴弯曲、机械松动、齿轮缺陷、滚动轴承故障(滚动轴承)、滑动轴承故障、滞后回旋、不平衡往复力和力偶、扰动增加、电磁感应振动、皮带传动故障判断方法。
4.技能:
能根据振动谱图分析出旋转机构故障的类型。
主要内容
教学方法建议
1.转子系统的基本知识及其振动特性
2.汽轮机、发电机、给水泵、风机、磨煤
机、旋转窑等的多种旋转机器转子介绍
3.转子系统状态监测与故障诊断及实例
4.转子系统动平衡
多媒体教学、结合录像片
教学组织形式
以项目为导向、讲授与讨论相结合、理论与实操交替进行。
教学材料
学生知识与能力要求
教师知识与能力要求
备注
电动机与水泵组件1套
PPT、转子系统动画
1.振动仪的使用;
2.频谱分析能力;
3.学习、分析问题、表达思想的能力。
1.大型机组运转状态分析能力;
2.项目策划组织能力;
3.教学指导能力。
1.工具;
2.多媒体设备;
3.一体化教室。
评价指标:
旋转机械故障类型及其振动特征分析及讨论(60%):
A.独立、正确、规范地使用工具仪器判断机械设备转子系统运转状态、分析故障原因;B.在老师指导下正确、规范地完项目;C.在老师指导下基本完成该项目;D.未完成该项目或未参加,严重违反操作规程或致人伤害。
学生自评(10%):
学生自我评价在机器拆装项目中的工作情况与收获,根据自己对项目的理解、参与程度、操作的正确性、工具使用的规范性评定为ABCD四个等级。
学生互评(10%):
学习小组评价其它组团队合作精神、操作过程管理、项目、小组讨论结果评定为ABCD四个等级。
教师评价(20%):
A.学习态度认真、工具使用规范,项目完成好;B.学习态度较好、工具使用较规范,项目完成较好;C.学习态度、工具使用一般,项目完成一般;D.学习被动、工具使用不规范等。
6.2.4齿轮箱故障诊断
学习情境
齿轮箱故障诊断
学时
6
学习目标
掌握齿轮副的运动特点,齿轮和齿轮箱的失效形式和原因,齿轮振动诊断原理,齿轮和齿轮箱检测和诊断方法。
主要内容
教学方法建议
齿轮的失效形式
多媒体教学、结合录像片
齿轮的振动机理与信号特征
齿轮的故障分析方法
教学组织形式
以项目为导向、讲授与讨论相结合、理论与实操交替进行。
教学材料
学生知识与能力要求
教师知识与能力要求
备注
减速器实物1台
PPT、动画
1.常用工具仪器使用和维护;
2.机械运动分析与状态监测能力;
3.学习、思考能力。
1.机械失效的理论知识;
2.机械设备状态监测与分析能力;
3.教学指导能力。
1.工具;
2.多媒体设备;
3.一体化教室。
评价指标:
齿轮箱故障诊断分析及讨论(60%):
A.独立、正确、规范地使用工具仪器完成齿轮箱运转的状态监测与故障诊断项目;B.在老师指导下正确、规范地完成项目;C.在老师指导下基本完成项目;D.未完成拆装机器项目或未参加,严重违反操作规程或致人伤害。
学生自评(10%):
学生自我评价在齿轮箱运转的状态监测与故障诊断项目中的工作情况与收获,根据自己对项目的理解、参与程度、操作的正确性、工具使用的规范性评定为ABCD四个等级。
学生互评(10%):
学习小组评价其它组团队合作精神、操作过程管理、项目完成情况、小组讨论结果评定为ABCD四个等级。
教师评价(20%):
A.学习态度认真、工具食品使用规范,项目完成好;B.学习态度较好、工具使用较规范,项目完成较好;C.学习态度、工具使用一般,项目完成一般;D.学习被动、工具不规划等。
6.2.5电动机故障诊断
学习情境
电动机故障诊断
学时6
学习目标
L了解
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 机械故障诊断 机械 故障诊断 课程标准 上交