2020 机械故障诊断学(太原理工大学) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2020-03-13到2020-07-20
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【作业】第一章 绪论 第一章 绪论

1、 问题:分析说明预知维修的意义
评分规则: 【 产品的可维修性是产品的固有特性，取决于产品的合理设计；故障诊断对于维修的意义在于实现预知维修。
大型设备的传统检修模式是定期维修，到了大修时间，不论机器有无故障都要停机检修；不到大修时间，即使工况不正常，只要设备没有严重故障，也得带病运行。
这种检修模式的缺点是两方面的，一是当机器无故障还可继续运行时，被人为地停机，减少了正常工作时间；二是机器已发生故障而不及时停机，使故障扩大，停机维修时间必然增加，甚至埋下突发性故障的隐患。这两种情况都会降低机器利用率，影响经济效益，后者甚至会造成重大事故。
采用故障诊断技术之后，应该力求做到机器该停则停，不该停就继续运行，这是预知维修的出发点，是从根本上充分发挥机器设备潜力、提高设备利用率的重要途径。
】

2、 问题:论述组成工况状态监视与故障诊断系统的各个环节的主要功能。
评分规则: 【 信号的在线检测 监视与诊断过程中的信号检测必须满足以下两方面的要求。 在线和实时性。“在线”(On-line)检测是针对系统而言，对于连续运行的机械设备是指在运行中进行检测；有些机械设备的运动，既有连续，又有中断，例如在机床上加工一个零件时，切削、换刀、上下料和测量等都是该加工系统的组成环节。有时机床并不运动，刀具也不加工，但其他环节如测量、上下料等的动作都在进行，而这些环节都属于系统的组成部分，故仍属在线。至于“实时”(Real time)检测，则是针对动态过程而言，即“在过程中”(In process)检测，如振动参数、压力参数、切削力、磨削温度等都是在机械设备运行过程中检测，故既是“在线”也是“实时”。 敏感性(Sensitivity)。系统运行的动态过程含有丰富的多方面的信息，所选择的检测信号及其在机器上的检测部位都要能敏感地反映工况特征信息的变化。
信号的特征分析 直接检测得到的信号大多是随机信号，其中包括了大量的噪声，一般不宜于直接用作判别量。因此，需要用现代信号分析和数据处理方法把信号转换为能表达工况状态的特征量；对于某些具有规律性的信号，也可从波形结构上提取特征量。 特征分析的目的是运用各种信号分析和数据处理方法，找寻工况状态与特征量之间的关系，把能反映故障的特征信息和与故障无关的特征信息分离开来，达到“去伪存真”的目的。因此，信号处理是特征分析的重要工具之一。
特征量的选择 常用的特征分析方法有频域分析、时域分析、统计分析、时频分析及波形结构分析等。用这些特征分析方法可以得到很多能够表达系统动态行为的特征量，但既无必要也没有可能利用所有特征量来判别工况状态。在实际生产中，各个特征量对工况状态变化的敏感程度不同，应当选择敏感性强、规律性好的特征量，达到“去粗取精”的目的。 因此，应该结合机械设备的实际运行做试验，进行特征分析，同时参考实验室试验所得到的一般规律进行特征量选择，提取出对具体机器状态反应最敏感的特征量，才能提高监视与诊断的针对性，保证诊断的准确性。特征量的选择还要考虑在线判别的实时性，要求计算简单快速；如能在一定程度上表达工况状态的物理含义，则更有利于工况状态变化原因的分析。
工况状态识别 工况状态识别的实质是状态分类问题，分类与诊断在概念上是一致的，但从机械设备监视与诊断过程中不同的侧重点考虑，往往把“分类”问题分成监视与诊断两个问题。工况监视的目的是区分工况状态正常还是异常(或者哪一部分不正常)，以便于进行运行管理，强调在线和实时性。对于正常与异常两类状态的识别问题，运用模式识别及模型参数判别等方法都很有效。
故障诊断 故障诊断首先需要根据监视系统提供的信息，对当前工况状态及其发展趋势做出确切的判断。故障诊断的主要任务是针对异常工况，查明故障部位、性质、程度和原因，“对症下药”，给出排除故障的对策和措施。这就不仅需要根据当前机组的实际运行工况，而且还需要考虑机组的历史资料，并参考相关领域专家的知识和经验，进行综合分析，作出精确诊断。
】

3、 问题:分析归纳机械故障诊断学的定义
评分规则: 【 从学科内涵的角度，机械故障诊断学是一门综合了计算机软硬件、传感器与检测技术、信号分析与数据处理、预测预报、自动控制、系统辨识、人工智能、力学、数学、振动工程和机械工程等众多学科的高度交叉的前沿学科。
从系统分析观点出发，工况监视与故障诊断可以理解为识别机械设备运行状态的科学。即利用前述检测方法和监视诊断手段(包括不断发展的信息科学与系统辨识的新方法)，从所检测的信息特征判别系统的工况状态，分析故障形成原因和发展趋势，以防患于未然。
】

第一章 绪论

1、 问题: 监视设备的状态，判断其是否正常是（ ）A 设备故障诊断的任务 B 故障产生的原因C 设备状态监测的任务 D 消除故障的方法
选项：
A:设备故障诊断的任务
B:故障产生的原因
C:设备状态监测的任务
D:消除故障的方法
答案: 【设备故障诊断的任务】

2、 问题:设备故障诊断技术在保证设备的安全可靠运行以及获取更大的经济效益和（ ）上意义是十分明显的。 A 社会效益 B 国家建设 C 人身安全 D 医疗事业
选项：
A:社会效益
B: 国家建设
C:人身安全
D:医疗事业
答案: 【社会效益 】

3、 问题:设备的整体或局部没有缺陷，或虽有缺陷但其性能仍在允许的限度以内称为设备的（ ）。A 异常状态 B 正常状态C 紧急故障状态 D 早期故障状态
选项：
A:异常状态
B:正常状态
C:紧急故障状态
D:早期故障状态
答案: 【正常状态】

4、 问题:设备不能正常工作且不能维持工作时的状态称为（ ）A 标准状态 B 异常状态C 正常状态 D 故障状态
选项：
A:标准状态
B:异常状态
C:正常状态
D:故障状态
答案: 【故障状态 】

5、 问题:设备故障诊断的目的之一是在允许的条件下充分挖掘设备潜力，延长使用寿命，减低设备（ ）的费用。 A 能耗 B 修理周期 C 寿命周期 D 设备闲置
选项：
A: 能耗
B:修理周期
C:寿命周期
D:设备闲置
答案: 【寿命周期 】

6、 问题:故障诊断的方法按诊断对象可分为( )。A 汽轮机故障诊断 B 压缩机故障诊断C 化工机械故障诊断 D 液压系统故障诊断。
选项：
A:汽轮机故障诊断
B:压缩机故障诊断
C:化工机械故障诊断
D:液压系统故障诊断
答案: 【汽轮机故障诊断;
压缩机故障诊断;
化工机械故障诊断;
液压系统故障诊断】

7、 问题:监视与诊断过程中的信号检测必须满足以下（ ）的要求。 A 随机性 B 在线性 C 实时性 D 一致性
选项：
A:随机性
B: 在线性
C:实时性
D: 一致性
答案: 【 在线性;
实时性 】

8、 问题:故障的特点有（ ）。 A 多样性和层次性 B 延时性和不确定性 C 多因素和相关性 D 修复性
选项：
A:多样性和层次性
B:延时性和不确定性
C:多因素和相关性
D:修复性
答案: 【多样性和层次性 ;
延时性和不确定性;
多因素和相关性 ;
修复性】

9、 问题: 从系统的观点来看，机械故障包括两层含义，分别是 和 。
答案: 【机械系统偏离正常功能，功能失效】

10、 问题:故障诊断的任务是针对系统某个环节存在的故障，就要进一步查明故障原因及其部位。因此， 是故障诊断的基础。
答案: 【工况监视】

11、 问题:常用的特征分析方法有 、 、 、 和 。
答案: 【频域分析，时域分析，统计分析，时频分析，波形结构分析】

12、 问题:在实际生产中，各个特征量对工况状态变化敏感程度不同，应当选择 和 的特征量，达到“去粗取精”的目的。
答案: 【敏感性强，规律性好】

13、 问题:机械可靠性不能简单地依靠仪器仪表来测定，而是要通过对同批产品进行 来求得。
答案: 【统计分析】

14、 问题: 与 和机器设备运行过程联系在一起，反映了运行状态的实时变化，是产品生命周期中不可缺少的环节。
答案: 【状态检测，故障诊断】

【作业】第二章 故障诊断的理论基础（一） 第二章 故障诊断的理论基础（一）

1、 问题:惯性式拾振器的力学模型如图1，请回答下列问题：（1）求出基础激振时以质块对基础的相对位移作为输出时该惯性式拾振器的幅频特性和相频特性；（2）由（1）的结果可分析归纳出研究振动测试的基础原理，现请你分析归纳出研究振动测试的基础原理； （3）分析说明研究振动测试的基础原理在图2所示的磁电式速度传感器上是如何体现的。
评分规则: 【 质块受力图
应用达朗贝尔原理（达朗伯原理）列出质块运动微分方程
求得系统传递函数
求得系统频率响应特性表达式
分ω<﹤ωn和ω﹥﹥ωn 两种情况，分析研究振动测试的基础原理。（每种情况的分析正确，得10分）
说明磁电式速度传感为惯性式速度传感器，并说明其工作原理 （8分） 质量、刚度、阻尼、固有频率在磁电式速度传感器结构中的体现及其相互关系（12分） 分析得出绝对式速度计实际上是先由惯性系统将被测物体的振动速度x1(t)转换成质块对壳体的相对速度xo1(t)，而后利用磁电变换原理，将x01(t)转换成输出电压的。（10分）
】

第二章 故障诊断的理论基础（一）

1、 问题:当仅需要拾取低频信号时，采用（ ）滤波器。 A 高通 B 低通C 带通 D 带阻
选项：
A:高通
B:低通
C:带通
D:带阻
答案: 【低通】

2、 问题:（ ）传感器，在旋转机械及往复机械的振动监测与诊断中应用十分广泛。 A 压电式加速度 B 位移传感器 C 速度传感器 D 以上都不对
选项：
A:压电式加速度
B:位移传感器
C:速度传感器
D:以上都不对
答案: 【压电式加速度 】

3、 问题:.传感器是感受物体运动并将物体的运动转换成模拟（ ）的一种灵敏的换能器件。A 力信号 B 声信号 C 光信号 D 电信号
选项：
A:力信号
B:声信号
C: 光信号
D:电信号
答案: 【电信号】

4、 问题:频谱仪是运用（ ）的原理制成的。 A 绝对判断标准 B 阿基米德 C 毕达哥拉斯 D 快速傅立叶变换
选项：
A:绝对判断标准
B: 阿基米德
C:毕达哥拉斯
D:快速傅立叶变换
答案: 【快速傅立叶变换】

5、 问题:传感器的安装部位通常在轴承座部位，并按信号传动的方向选择( )布置。 A 垂直 B 水平 C 轴向 D 斜向
选项：
A:垂直
B:水平
C:轴向
D:斜向
答案: 【垂直 ;
水平 ;
轴向 】

6、 问题:传感技术的作用主要体现在（ ）。 A 传感技术是检验和质量控制的重要手段 B 传感技术在系统安全经济运行监测中得到了广泛应用 C 传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分 D 传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步
选项：
A: 传感技术是检验和质量控制的重要手段
B:传感技术在系统安全经济运行监测中得到了广泛应用
C:传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分
D:传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步
答案: 【 传感技术是检验和质量控制的重要手段;
传感技术在系统安全经济运行监测中得到了广泛应用;
传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分;
传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步】

7、 问题:传感技术的研究内容主要包括（ ）。 A 信息获取 B 信息转换 C 信息处理 D 信息传输
选项：
A:信息获取
B:信息转换
C:信息处理

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