《智能装备及故障诊断》课程教学大纲（智能制造工程专业）

《智能装备及故障诊断》课程教学大纲一、课程简介课程中文名智能装备及故障诊断课程英文名IntelligentEquipmentandFaultDiagnosis双语授课□是否课程代码24122130课程学分2总学时数32（含实践8）课程类别□通识教育课程□公共基础课程专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质□必修选修□其他课程形态□线上线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式□闭卷□开卷□课程论文□课程作品□汇报展示报告课堂表现□阶段性测试□平时作业□其他（可多选）开课学院机器人工程学院开课系(教研室)智能制造工程系面向专业智能制造工程开课学期第7学期先修课程传感器原理及检测技术后续课程无选用教材1.机械故障诊断技术（普通高等教育“十二五”规划教材），张键，第二版，机械工业出版社，2014.05参考书目1.钟秉林等，《机械故障诊断学》（第三版），机械工业出版社，20072.DonaldE.Bently等，《旋转机械诊断技术》，机械工业出版社，2014课程资源1.图书馆学习资源：可借阅图书馆机器人相关书籍进行自主学习。2.网络学习资源：/course/CHD-10021430043.自主学习资源：利用百度搜索相关课件进行自主学习。课程简介通过《智能装备及故障诊断》教学，了解和掌握机械故障诊断技术的有关基本理论和基本概念，包括机械振动信号测量技术、信号特征提取技术、机械设备状态分析、旋转机械、滚动轴承、齿轮箱电动机故障诊断方法相关的基本理论知识与相应技能，培养学生分析解决机械故障相关工程问题的能力和机械故障诊断技术应用能力，培养学生的爱国主义情怀，塑造工匠精神，铸造匠人品质二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1理解振动信号的数学描述方式，掌握机械设备不同物理状态信号表征方式，掌握机械设备加速度、速度、位移传感器原理与特点，掌握信号特征时域、频域提取方法；具有应用电工电子和控制理论专业知识、分析机械设备故障特征的能力。课程目标2掌握旋转机械的特点及其故障信号特点，理解滚动轴承常见失效形式及原因，掌握滚动轴承故障诊断方法，理解齿轮常见失效形式及原因，掌握齿轮故障诊断方法；具有研究和分析机械故障诊断方法合理性与制定诊断方案的能力。课程目标3掌握机械设备状态劣化趋势变化规律与分析方法，掌握转子不平衡振动机理与诊断方法，掌握滚动轴承故障诊断依据与指标、掌握齿轮故障特征判别方法；培养学生具备应用故障诊断方法，分析转子、滚动轴承、齿轮等机械设备状态与故障判别的能力。表2-1课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求6：工程与社会：能够基于智能制造工程专业相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂智能制造工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。【H】6.1熟悉与智能制造工程相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规，并能据此评价专业工程实践和复杂智能制造工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。课程目标1毕业要求8：职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。【M】8.2认知智能制造工程职业道德和规范，并能够在智能制造工程实践中认真履行，具有健康的体质和良好的心理素质。课程目标2毕业要求9：个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。【L】9.1能够认识到多学科团队对复杂智能制造工程实践中的意义和作用，具备良好的团队协作意识。课程目标3三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3-1课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1导论+机械振动信号测量技术导论+1.1机械故障诊断的意义、机械设备的寿命及劣化曲线、机械系统常见故障、故障诊断基本方法1.2本课程的内容与学习要求及学习方法1.与线上学习：参考链接课程目标1课程目标2重点难点：机械设备的寿命及劣化曲线的理解讲授法22机械振动信号测量技术导论+机械振动信号测量技术2.1机械振动信号的描述方式2.2机械振动信号测量技术1.与线上学习：参考链接课程目标1课程目标2重点：（1）振动信号的定义与数学描述方法；（2）用于故障信号测量的传感器特点。讲授法23信号特征提取方法及设备状态分析3.1信号特征时域提取方法3.2信号特征频域提取方法3.3信号特征的图像表示方法3.4自相关函数的性质及其图像判读方法3.5机械设备状态诊断标准3.6机械设备状态劣化趋势分析1.与线上学习：参考链接2.个人作业课程目标1课程目标3重点：（1）峭度信号、周期信号、非周期信号的定义与特征；（2）采样定理的内容及其应用；（3）机械设备状态劣化趋势变化规律与分析方法。讲授法24旋转机械故障诊断方法滚动轴承故障诊断方法齿轮箱故障诊断方法4.1旋转机械振动的动力学特征、常见故障类型及其故障信号特点4.2不平衡振动案例分析4.3轴弯曲振动案例分析4.4不对中振动案例分析4.5转子热变形振动案例分析4.6支撑松动与油膜涡动案例分析4.7碰摩与喘振案例分析1.与线上学习：参考链接课程目标2课程目标3重点：（1）旋转机械的特点及其故障信号特点；（2）转子振动的机理及其振动特征。讲授法25旋转机械故障诊断方法滚动轴承故障诊断方法齿轮箱故障诊断方法5.1滚动轴承失效形式5.2滚动轴承振动机理与信号特征5.3滚动轴承故障信号分析方法5.4滚动轴承故障诊断案例分析1.与线上学习：参考链接2.个人作业课程目标1课程目标2课程目标3重点：（1）滚动轴承常见失效形式及原因；（2）常用的滚动轴承故障诊断方法及其应用；（3）传感器安装位置与布置方式分析。讲授法46电动机故障诊断方法旋转机械故障诊断方法滚动轴承故障诊断方法6.1齿轮失效形式6.2齿轮的振动机理与信号特征6.3齿轮的故障分析方法6.4齿轮故障诊断案例分析1.与线上学习：参考链接课程目标1课程目标2课程目标3重点：（1）齿轮常见失效形式及原因；（2）常用的齿轮故障诊断方法及其应用；（3）功率谱分析在齿轮故障诊断中的应用与判别方法。讲授法37齿轮箱故障诊断方法7.1电动机的类型特点与测定标准7.2机-电-磁耦合系统的振动原理7.3电动机的故障特征7.4电动机故障诊断案例分析1.与线上学习：参考链接课程目标1课程目标2课程目标3重点：（1）电动机故障特征的理解与分析；（2）电动机异常振动特征与消除措施的理解与分析；讲授法2实验学习内容及要求表3-2课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号项目名称项目来源教学目标（观测点、重难点）学时数项目类型要求每组人数教学方法课程目标1电阻应变式故障检测与传感实验实验教材1.电阻应变式传感器的基本结构与使用；2验证性必做3-4人视频学习、查阅文献、自学等课程目标2课程目标2课程目标32.电桥电路原理和性能；3.电阻应变传感器放大电路的调试方法。2电容式故障检测与传感实验实验教材1.电容传感器基本结构；2验证性必做3-4人课程目标2课程目标32.电容传感器调试方法。3霍尔传感式故障检测与传感实验实验教材1.霍尔传感器的原理；2验证性必做3-4人课程目标2课程目标32.霍尔传感器测量位移的方法。4涡流传感式故障检测与传感实验实验教材1.涡流式传感器的基本结构；2验证性必做3-4人课程目标2课程目标32.涡流式传感器的工作原理及性能。四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标1主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度，其成绩的评定由课堂讨论表现、课后作业组成1-740%课堂学习讨论、课后作业及课程思政报告成绩课程目标2试卷题型包括基本概念应用计算题和综合分析简答题其中考核振动信号、机械设备物理状态信号、传感器原理与特点、信号特征提取方法的理论分析和计算能力的题目占50%~60%，考核针对转子、滚动轴承、齿轮、电动机故障失效原因及其故障诊断理论分析能力题目占40%~50%。1-730%课内开卷考试或者研究报告成绩课程目标330%表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比期末考试成绩比例60%平时作业与课内实验16%课堂考勤12%课堂表现12%课程目标140%40%40%40%40%课程目标230%30%30%30%30%课程目标330%30%30%30%30%备注：以上考核方式类型及占比均为示例，需确保每一列占比总和为100%。（二）成绩评定1.平时成绩评定平时成绩由课堂考勤和课堂表现组成，总分100分，其比例分配如下：平时成绩（100%）=平时作业与课内实验（40%）+课堂考勤（30%）+课堂表现（30%）（1）课堂表现（30分）：通过学生的考勤情况和在课堂上的表现情况、发言与提问情况，来评价学生相关的能力；（2）作业完成情况（40分）：围绕课程的学习目标进行作业的设计，根据学生作业完成情况来评价学生对所学知识的掌握情况；（3）课堂考勤（30分）：主要考核学生迟到、旷课、请假等情况，以考勤情况确定，迟到1次扣2分、旷课1次扣5分，此项可得负分。2.期末成绩评定总分100分，主要考核学生对《智能装备及故障诊断》课程专业认识和后续学习规划情况，每个报告不少于2000字，用A4纸手工书写报告，要求布局合理、字迹工整、逻辑严密、条理清楚、认知深刻、规划科学、安排有序。3.总成绩评定总成绩应由平时考核成绩、报告成绩和期末考核成绩构成。总成绩（100%）=平时成绩（40%）+考试成绩（60%）（三）评分标准表5评分标准（非试卷考核项目）考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课程学习报告（1）报告选题符合课程性质，选题范围适中，具有较高的研究价值和意义，表现出很强的问题意识。（2）论证过程严谨，所使用的证据或材料充分，结论清晰，具有相当的说服力和解释力。（3）文章结构合理，组织严密，连贯一致。（4）语言表达准确，叙述清楚，所使用的教育专业术语规范。（5）论文符合学术规范。（1）报告选题恰当合理，具有较高的研究价值和意义，表现出较强的问题意识。（2）论证过程较为严谨，所使用的证据或材料较为充分，结论清晰，具有较强的说服力和解释力。（3）文章结构合理，组织较为严密，连贯一致。（4）语言表达较为准确，叙述清楚，所使用的教育专业术语较为规范。（5）报告基本符合学术规范，无明显错误。（1）报告选题较为合理，具有一定的研究价值和意义，表现出一定的问题意识。（2）论证过程具有一定的严谨性，所使用的证据或材料较为充分，结论清晰，具有一定的说服力和解释力。（3）文章结构较为合理，组织较为严密。（4）语言表达较为准确，叙述较为清楚，所使用的教育专业术语较为规范。（5）报告基本符合学术规范，有部分错误。（1）报告主题具有一定的研究价值和意义，但选题凝练不够，问题意识欠佳。（2）论证过程较为合理但不太严谨，具有一定的证据或材料但不够充分，结论基本清晰。（3）文章结构较为合理，组织具有一定的严密性，但存在部分不连贯现象。（4）语言表达基本清楚，所