第1章 緒論 1
1.1　故障診斷的概念和內(nèi)涵　 1
1.1.1　機(jī)械故障的概念　 1
1.1.2　機(jī)械故障的分類　 1
1.1.3　故障診斷的內(nèi)涵　 2
1.1.4　設(shè)備維修策略　 3
1.2　機(jī)械故障診斷的意義　 3
1.3　機(jī)械故障診斷的發(fā)展歷程　 4
1.3.1　故障診斷技術(shù)的發(fā)展階段　 5
1.3.2　故障診斷領(lǐng)域存在的主要問題　 6
1.4　機(jī)械故障診斷研究前沿與優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域　 7
1.4.1　研究前沿與重大科學(xué)問題　 7
1.4.2　優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域　 8

第2章 機(jī)械振動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 10
2.1　機(jī)械振動(dòng)概述　 10
2.2　機(jī)械振動(dòng)分類及描述　 11
2.2.1　機(jī)械振動(dòng)分類　 11
2.2.2　機(jī)械振動(dòng)描述　 13
2.3　單自由度系統(tǒng)振動(dòng)　 16
2.3.1　無(wú)阻尼自由振動(dòng)　 16
2.3.2　有阻尼自由衰減振動(dòng)　 18
2.3.3　簡(jiǎn)諧受迫振動(dòng)　 18

第3章 機(jī)械測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ) 22
3.1　測(cè)試系統(tǒng)　 22
3.1.1　測(cè)試系統(tǒng)概述　 22
3.1.2　測(cè)試系統(tǒng)的基本要求　 23
3.1.3　測(cè)試系統(tǒng)的主要任務(wù)　 23
3.2　振動(dòng)傳感器　 24
3.2.1　振動(dòng)傳感器工作原理及特點(diǎn)　 25
3.2.2　振動(dòng)傳感器的選型與安裝　 28
3.3　振動(dòng)信號(hào)采集　 31
3.3.1　采樣、混疊和采樣定理　 31
3.3.2　采樣長(zhǎng)度與頻率分辨率　 34
3.3.3　泄漏與窗函數(shù)　 35
3.4　振動(dòng)信號(hào)預(yù)處理　 39
3.4.1　信號(hào)調(diào)制的概念　 39
3.4.2　調(diào)幅的原理　 41
3.4.3　調(diào)幅波解調(diào)　 42
3.4.4　濾波器概述及分類　 44

第4章 機(jī)械振動(dòng)信號(hào)分析基礎(chǔ) 47
4.1　信號(hào)的概念與分類　 47
4.1.1　確定性信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)　 48
4.1.2　其他信號(hào)分類與概念　 49
4.2　時(shí)域分析方法　 50
4.2.1　時(shí)域平均　 50
4.2.2　相關(guān)分析　 52
4.3　幅域分析方法　 59
4.3.1　幅域特征參數(shù)分析　 59
4.3.2　幅值概率密度分析　 63
4.4　頻域分析方法　 65
4.4.1　概述　 65
4.4.2　頻譜分析　 65
4.4.3　包絡(luò)分析　 68
4.4.4　倒譜分析　 68
4.4.5　階次分析　 70
4.5　時(shí)頻分析方法　 72
4.5.1　短時(shí)傅里葉變換　 72
4.5.2　Wigner-Ville 分布　 74
4.5.3　其他時(shí)頻分析方法　 77
4.6　其他分析方法　 78
4.6.1　軸心軌跡　 79
4.6.2　波德圖　 79
4.6.3　極坐標(biāo)圖　 80

第5章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障機(jī)理與診斷 81
5.1　轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)基本特性　 81
5.1.1　轉(zhuǎn)子振動(dòng)力學(xué)模型　 81
5.1.2　臨界轉(zhuǎn)速　 82
5.2　轉(zhuǎn)子不平衡故障機(jī)理與診斷　 85
5.2.1　轉(zhuǎn)子不平衡的種類　 85
5.2.2　轉(zhuǎn)子不平衡的振動(dòng)機(jī)理　 86
5.2.3　轉(zhuǎn)子不平衡的特征　 88
5.2.4　轉(zhuǎn)子不平衡診斷實(shí)例　 89
5.2.5　動(dòng)平衡方法　 90
5.3　轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障機(jī)理與診斷　 93
5.3.1　轉(zhuǎn)子不對(duì)中的類型　 93
5.3.2　轉(zhuǎn)子不對(duì)中的振動(dòng)機(jī)理　 94
5.3.3　軸承不對(duì)中的故障機(jī)理　 96
5.3.4　轉(zhuǎn)子不對(duì)中的故障特征　 96
5.3.5　轉(zhuǎn)子不對(duì)中診斷實(shí)例　 97
5.4　動(dòng)靜件摩擦故障機(jī)理與診斷　 98
5.4.1　轉(zhuǎn)子與靜止件徑向摩擦的振動(dòng)機(jī)理　 99
5.4.2　轉(zhuǎn)子與靜止件軸向干摩擦的振動(dòng)機(jī)理　 100
5.4.3　動(dòng)靜件摩擦的診斷實(shí)例　 100
5.5　其他故障特征與診斷　 100
5.5.1　轉(zhuǎn)子彎曲的故障機(jī)理與診斷　 100
5.5.2　轉(zhuǎn)子支承部件松動(dòng)故障特征及診斷　 102
5.5.3　轉(zhuǎn)子基礎(chǔ)共振時(shí)的振動(dòng)特征　 103
5.5.4　轉(zhuǎn)子振動(dòng)故障特征示例　 104

第6章 滑動(dòng)軸承故障機(jī)理與診斷 105
6.1　滑動(dòng)軸承工作原理　 105
6.2　滑動(dòng)軸承常見故障及原因　 107
6.2.1　巴氏合金松脫　 107
6.2.2　軸瓦異常磨損　 107
6.2.3　燒瓦　 107
6.2.4　疲勞失效　 108
6.2.5　軸承腐蝕　 108
6.2.6　軸承殼體配合松動(dòng)　 108
6.2.7　軸承間隙不適當(dāng)　 108
6.2.8　油膜失穩(wěn)引起的故障　 108
6.3　滑動(dòng)軸承油膜失穩(wěn)機(jī)理及診斷　 108
6.3.1　油膜失穩(wěn)故障的機(jī)理　 109
6.3.2　油膜振蕩的故障特征及診斷　 112
6.3.3　油膜振蕩的防治措施　 113
6.3.4　滑動(dòng)軸承故障診斷實(shí)例　 115

第7章 滾動(dòng)軸承故障機(jī)理與診斷 118
7.1　滾動(dòng)軸承故障的主要形式與原因　 118
7.2　滾動(dòng)軸承的振動(dòng)機(jī)理與信號(hào)特征　 119
7.2.1　滾動(dòng)軸承振動(dòng)的基本參數(shù)　 119
7.2.2　正常軸承的振動(dòng)信號(hào)特征　 122
7.2.3　故障軸承的振動(dòng)信號(hào)特征　 125
7.3　常用軸承故障診斷方法及實(shí)例　 126
7.3.1　包絡(luò)解調(diào)法及診斷實(shí)例　 126
7.3.2　小波變換及診斷實(shí)例　 129
7.3.3　EMD 分析及診斷實(shí)例　 131
7.3.4　稀疏表示及診斷實(shí)例　 134
7.3.5　盲源分離及診斷實(shí)例　 138
7.4　軸承故障定量診斷方法及實(shí)例　 142
7.4.1　階躍-沖擊字典的構(gòu)造　 142
7.4.2　階躍-沖擊字典匹配追蹤定量診斷　 145
7.4.3　仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證　 146
7.5　性能退化趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法及實(shí)例　 147
7.5.1　開關(guān)無(wú)跡卡爾曼濾波算法　 148
7.5.2　軸承多狀態(tài)濾波器模型　 150
7.5.3　軸承實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析　 151

第8章 齒輪故障機(jī)理與診斷 154
8.1　齒輪失效形式及原因　 154
8.1.1　齒輪失效形式　 154
8.1.2　齒輪失效原因　 155
8.2　齒輪振動(dòng)機(jī)理及故障特征　 156
8.2.1　齒輪振動(dòng)機(jī)理　 156
8.2.2　常見故障信號(hào)特征　 161
8.3　齒輪常見故障診斷方法及實(shí)例　 166
8.3.1　齒輪常見故障診斷方法　 166
8.3.2　齒輪常見故障診斷實(shí)例　 169

第9章 新一代人工智能診斷方法 173
9.1　人工智能技術(shù)概述　 173
9.2　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及智能診斷應(yīng)用　 174
9.2.1　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　 174
9.2.2　基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷　 176
9.3　其他常用深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)　 183
9.3.1　深度置信網(wǎng)絡(luò)　 183
9.3.2　堆棧自編碼網(wǎng)絡(luò)　 184
9.3.3　循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　 184
9.4　遷移學(xué)習(xí)　 186
9.4.1　遷移學(xué)習(xí)思想及策略　 186
9.4.2　基于多任務(wù)學(xué)習(xí)的壽命預(yù)測(cè)　 187

參考文獻(xiàn) 192