西南交通大学本科毕业设计（论文）滚动轴承振动信号特性分析年级:2010级学号:**********:***专业:机械制造工艺及其设备****:***2014年 6月院系机械工程系专业机械设计制造及其自动化（机械制造）年级 2010级姓名刘元是题目滚动轴承振动信号特性分析指导教师评语指导教师 (签章) 评阅人评语评阅人 (签章) 成绩答辩委员会主任 (签章)年月日毕业设计（论文）任务书班级 2010机制1班学生姓名刘元是学号 20107151 发题日期：2014年 2月 24日完成日期： 6月 20日题目滚动轴承振动信号特性分析1、本论文的目的、意义：滚动轴承的优点众多，因此滚动轴承在工程实践中得到充分的应用。
但是滚动轴承有时的工作条件十分恶劣并且在机械设备中承载载荷、传递载荷。
滚动轴承损坏尤其是突然损坏不仅会导致机械设备的故障失效，甚至可能造成更为严重或许是灾难性的事故。
本论文主要针对滚动轴承振动信号进行研究，在对滚动轴承结构有一定了解的基础上，重点研究滚动轴承振动信号特点，并基于滚动轴承振动实测信号进行分析验证，掌握常见的信号谱分析方法，并尝试对滚动轴承零件故障进行分析。
2、学生应完成的任务（1）基于滚动轴承振动信号进行常见分析的分析方法，如时域分析、FFT分析、功率谱分析研究所实测振动信号，并得出相应结论。
（2）利用小波或其它信号分析方法研究所实测振动信号，并得出相应结论。
（3）利用MATLAB编制信号分析GUI，实现计算信号特征参数及实现简单的信号分析功能。
（4）完成毕业论文。
3、论文各部分内容及时间分配：（共 16 周）第一部分了解滚动轴承的功能、构成 (2周) 第二部分了解滚动轴承常见的失效形式(2周) 第三部分基于实测滚动轴承振动信号利用功率谱等方法分析其特性 (4周) 第四部分利用典型时频分析方法分析滚动轴承振动信号特性并编GUI(6周) 第五部分论文撰写(2周) 评阅及答辩(2周)备注(1)CNKI关于滚动轴承故障分析的论文.（2）功率谱分析、小波分析、希尔伯特-黄变换有关书籍（3）matlab编程方面的书籍指导教师：年月日审批人：年月日摘要滚动轴承在工程实践中得到了充分的应用，但是滚动轴承却十分容易损坏。
滚动轴承的运行状态通常也会直接影响到整个机械设备的性能。
滚动轴承损坏尤其是突然损坏不仅会导致机械设备的故障失效，甚至造成更为严重或许是灾难性的事故。
对滚动轴承进行特征信号分析对其故障进行诊断可以有效地避免事故发生。
本文首先分析了滚动轴承的结构和振动故障机理并对滚动轴承的失效形式、振动类型及产生故障的原因进行了较为全面的探讨。
还简单的介绍了滚动轴承振动信号基于时域、频域的分析方法。
对比了正常信号和各类故障轴承型号的时域特征值参数以及时域波线图、FFT谱以及功率谱图等。
为了有效地提取滚动轴承故障信号特性，提出了一种基于共振解调技术和谱峭度法相结合的方法，并且将其应用到实际的滚动轴承的数据中进行分析处理。
发现能准确的找出其故障部位并得到其故障频率。
其次本文还介绍了小波变换的产生及其发展，并将小波变换与包络谱分析相结合对故障轴承信号进行分析，提取出故障频率并得出分析结果。
最后本文利用matlab软件平台，实现了关于信号分析的用户界面设计（GUI）。
该用户界面设计（GUI）能够实现提取分析信号的特征值，绘制时域、频域图形等功能。
关键词：滚动轴承振动信号故障诊断GUIAbstractRolling has been fully applied in engineering practice, but it is very easy to damage the rolling bearing. Rolling running normally will directly affect the performance of the entire mechanical equipment. Bearing damage, especially damage to not only lead to a sudden failure of mechanical equipment failures, perhaps even more serious cause catastrophic accident. Characteristic signals for rolling bearing fault diagnosis can be analyzed effectively avoid accidents.This paper analyzes the structure and the failure modes of vibration of rolling bearings and roller bearing failure mechanism, vibration type and cause of failure for a more comprehensive discussion. Also briefly introduced the rolling bearing vibration signal analysis method based on the time domain, frequency domain. Comparative characteristics of normal time domain signal and the value of various types of failures bearing model parameters and time-domain wave chart, FFT spectrum and the power spectrum and so on. In order to effectively extract the rolling bearing fault signal characteristics is proposed based on the resonance demodulation technique and spectral kurtosis method are combined, and apply it to the actual data in the rolling bearing analysis and processing. Found to accurately identify the site and its failure to get its failure frequency. Second, this paper also describes the emergence and development of wavelet transform and wavelet transform and envelope spectrum analysis of the combination of fault bearing signal is analyzed to extract the fault frequency and draw analysis. Finally, the use of matlab software platform, on signal analysis user interface design (GUI). The user interface design (GUI) enables analysis of signal extraction eigenvalues, draw time-domain and frequency-domain graphics functions.Keywords: rolling bearing,vibration signa,fault diagnosis,GUI目录第一章绪论................................................................................................................ V I1.1研究的背景及其意义 (1)1.2 关于滚动轴承故障研究概况及发展趋势 (1)1.2.1 研究概况 (1)1.2.2 国内外研究现状 (2)1.2.3 发展趋势 (4)第二章滚动轴承故障机理及振动信号 (5)2.1 轴承结构和故障机理 (5)2.2 滚动轴承失效形式 (6)2.2.1 正常失效 (6)2.2.2 非正常失效 (7)2.3 滚动轴承的振动频率 (8)2.3.1 固有振动频率 (8)2.3.2 故障缺陷频率 (9)第三章滚动轴承故障信号分析 (11)3.1滚动轴承零件典型故障振动信号 (11)3.1.1 外圈滚道损伤 (11)3.1.2 内圈滚道损伤 (12)3.1.3 滚动体损伤 (12)3.2时域特征参数分析 (13)3.2.1有量纲参数 (13)3.2.2无量纲参数 (15)3.3振动信号的简单频域分析 (17)3.3.1 FFT谱 (17)3.3.2功率谱 (18)第四章共振解调和谱峭度的轴承信号特性分析 (21)4.1共振解调故障诊断技术 (21)4.1.1共振解调技术原理 (21)4.1.2共振解调技术局限性 (22)4.2谱峭度法在共振解调故障诊断技术中的应用 (22)4.2.1谱峭度理论 (22)4.2.2快速峭度图 (23)4.3希尔伯特(Hilbert)变换包络检波原理 (24)4.4工程信号实际分析 (24)第五章基于小波分解的轴承信号包络谱分析 (31)5.1小波变换的产生及其发展 (31)5.2 小波变换的定义 (32)5.2.1 连续小波变换 (32)5.2.2 离散小波变换 (32)5.3实验信号小波分解验证 (33)5.4工程信号实际分析 (34)第六章基于Matlab简单的滚动轴承信号分析图形用户界面 (36)6.1Matlab GUI设计平台简介 (36)6.2信号分析GUI设计 (36)结论 (40)第一章绪论1.1研究的背景及其意义科学在技术不断发展和进步，机械设备也愈来愈复杂化、精细化和自动化。
与此同时机械设备的工作环境也越来越恶劣。
由于滚动轴承的优点十分明显如：摩擦阻力小、便于润滑、高效率、易装配等。
所以滚动轴承在工程实践中得到了充分的应用，例如电站发电机、石油转井机、高速列车转向架、飞机发动机等，它们基本上覆盖了石油、交通、电力以及制造等诸多领域。
滚动轴承对于多数机械设备来讲都是关键的构成部件，不过它却是十分容易被损坏的。