机械故障诊断摘要机械故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过程的状态，确定其整体或局部正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。

本文主要介绍了机械故障诊断的定义，并阐述了其背景及研究方向，结合了学科特点对现在流行的海洋机械故障诊断的方法做了简单的比较。

最后根据自己的爱好和研究，对简单的机械小车的故障进行了分析。

关键词：机械故障诊断方法机械小车Mechanical fault diagnosisAbstractMechanical fault diagnosis is a way to understand and grasp the operation process of the machine in the state, predict its whole or part normal or abnormal, early detection of the failure and the reason, and can predict the fault development trend of the technology. This paper mainly introduces the definition of mechanical fault diagnosis, elaborates the background and research direction, combined with the characteristics of the subject of popular now Marine machinery fault diagnosis method. Finally according to my own hobby and research, the simple mechanical car fault is analyzed.Key words：mechanical failure; diagnosis methods; mechanical car目录1绪论.................................................................................................... 错误！未定义书签。

2机械故障诊断的基本概念 (1)3故障诊断的意义 (2)4故障诊断的研究内容 (3)5水下机器人故障诊断技术简介 (4)6实例的分析 (9)7 结论 (11)8展望 (12)参考文献 (15)1绪论如果坏事有可能发生，不管这种可能性多么的小，它总会发生，并可能引起最大的损失。

-----墨菲定律据说这句话是美国一位驾驶火箭车的驾驶员无意提出的。

但这句话却在各个领域得到了广泛的认可，在我们机械行业自然也不例外。

由此我们就开始开始思考这样一个问题，机器什么时候会坏，什么时候检修比较合适，又在什么地方容易出现问题。

通过对这一系列问题的思索，我们就有了机械故障诊断这门学科。

机械故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过程的状态，确定其整体或局部正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。

油液监测、振动监测、噪声监测、性能趋势分析和无损探伤等为其主要的诊断技术方式。

2机械故障诊断的基本概念由于故障诊断技术涉及的知识领域非常广泛，下面对该技术一些基本概念简要加以介绍。

1.故障故障(Fault)通常指设备在规定条件下不能完成其规定功能的一种状态。

这种状态往往是由不正确的技术条件、运算逻辑错误、零部件损坏、环境变化、操作错误等引起。

故障会引起系统部分或全局失效。

故障的发生会影响到过程的安全性、维修费用、有效性、性能和成本。

因此，及早地发现故障，在故障发生前进行预测非常重要。

2.故障检测和故障诊断故障检测 (Fault Detection):是指检测系统或设备的运行状态，确定系统或设备是否发生了故障。

故障检测的目标是尽可能减少误报和漏报故障。

故障分离(Fault工solation):是指在检测出故障后，确定故障的种类或发生的部位。

故障辨识 (Fault Identification):是指在故障发生后，确定故障的起因，发生时间、位置和故障的性质，并对故障的严重程度加以估计等。

故障诊断(Fault Diagnosis):是指当设备发生故障后，不但要确定出故障原因、部位、类型及严重程度，还要对其状态及发展趋势进行预测和维修决策。

故障诊断包括三个步骤:故障检测;故障分离;故障辨识;在现有的故障诊断研究中，有一些方法只对故障进行检测，有一些方法同时进行故障检测和辨识。

有时将故障检测、故障分离和故障辨识作为不同的任务来完成，有时对他们并不进行严格的区分。

故障决策 (Fault Decision一making):是指在故障发生后，根据故障的类别，严重程度、变化趋势等，决定采取的相应措施。

故障误报 (False Alarm):是指系统没有发生故障而报警。

系统的故障误报率是衡量故障诊断系统的基本指标之一。

故障漏报 (Missing Alarm):是指系统发生了故障而没有报警。

故障漏报率是衡量故障诊断系统的又一基本指标。

故障预报 (Fault Prediction):是指根据系统的残差和症状等动态信息，在故障尚未发生时对其运动状态趋势的估计。

它一般通过对系统的运行参数或残差进行预测来实现。

准确的故障预报可以有效地避免或降低故障发生带来的损失。

解析冗余 (Analysis Redundancy):广义上是指利用非硬件冗余方法得到系统的故障信息，实现系统的故障诊断;侠义上是指针对系统的数学模型，通过可测变量之间存在的冗余函数关系产生冗余信息，再通过对冗余信息的分析实现系统的故障诊断。

3故障诊断的意义一．提高经济效益：1．防止因小失大。

在现代化生产中，机械设备的故障诊断技术越来越受到重视，如果某一零部件或设备出现故障，而又未能及时发现和排除，其结果不仅可能导致设备本身损坏，甚至可能造成机毁人亡的严重后果。

在流程生产系统中，如果某一关键设备因故障而不能继续运行，往往会涉及整个流程生产系统的运行，造成巨大的经济损失。

因此，对于流程生产系统故障诊断具有极为重要的意义，例如电力工业的汽轮发电机组，冶金、化工工业的压缩机组等。

自机械制造领域中，如柔性制造系统、计算机集成制造系统等，因故障存在而可能导致加工质量降低，使整个机器产品质量不能保证。

2．降低设备费用。

随着现代大生产的发展和科学技术的进步，现代设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度也越来越高，设备在现代工业生产中的作用和影响越来越大，与设备有关的费用越来越高，机器运行中发生的任何故障或失效不仅会引起严重后果，造成重大经济损失。

通过对机械运行过程中的工况进行监测，对其故障发展趋势进行早期诊断，可找出故障原因，采取措施进行维修保养，避免设备的突然损坏，使之安全运转。

配置故障诊断系统可延长设备检修周期，缩短维修时间，为制定合理的检修制度提供基础，可极大地提高经济效益与社会效益。

因此充分利用设备, 尽量减少停车时间, 延长设备的服役期限, 将计划性强制维修改为预知维修, 这些措施已经越来越成为人们的共识。

以化肥生产为例, 1 套年产30 万吨合成氨的工厂, 如果能将每年的停车时间减少1 个月, 就可以增加6000 多万元的产值。

其他流程工业也可以类推。

这是多么巨大的生产潜力! 企业要增效挖潜, 就必须首先了解设备, 对设备的状态作出评估, 对其中的隐含故障不但要心中有数, 而且对其形成和发展趋势作出正确的预测和预报, 这就离不开诊断技术。

二．社会意义：1．应用故障诊断技术对机械设备进行监测和诊断,可以及时发现机器的故障和预防设备恶性事故的发生,从而避免人员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失。

2．应用故障诊断技术可以找出生产设备中的事故隐患,从而对机械设备和工艺进行改造以消除事故隐患。

3．近三十年的理论研究和实际应用表明，故障诊断技术的出现，为提高系统的可靠性和安全性开辟了一条新的途径。

在实际生产过程中，在事故发生前，控制系统往往都会出现故障预兆，如果能够及时检测到这种预兆并加以控制。

完全能避免事故的发生。

故障诊断技术的出现为提高复杂系统的可靠性提供了可能。

4．状态监测及故障诊断技术最重要的意义在于改革设备维修制度,现在多数工厂的维修制度是定期检修,造成很大的浪费。

由于诊断技术能诊断和预报设备的故障,因此在设备正常运转没有故障时可以不停车,在发现故障前兆时能及时停车。

按诊断出故障的性质和部位,可以有目的地进行检修,这就是预知维修—现代化维修技术。

把定期维修改变为预知维修,不但节约了大量的维修费用,而且,由于减少了许多不必要的维修时间,而大大增加了机器设备正常运转时间,大幅度地提高生产率,产生巨大的社会和经济效益。

因此,机械状态监测与故障诊断技术对发展国民经济有相当重要的作用。

综上所述，机械故障诊断技术可以极大地提高经济效益与社会效益，所以开展机械设备故障诊断技术的研究具有重要的现实意义。

3故障诊断的研究内容故障诊断的主要研究内容有一下几个方面:1.故障机理研究它是故障诊断技术的基础，主要包括被诊断对象的物理和化学过程的研究。

故障机理研究是为了掌握故障形成和发展过程，了解设备故障内在本质及其特征，建立合理的故障模式。

只有研究对象的故障机理，才能有效分清楚导致故障的主次要原因，才能正确判断对象在运行中所可能隐含的故障种类和故障出现的规律，为实现故障诊断提供保证。

2.故障信息研究主要包括故障信号采集、选择、分析和处理，以及故障特征提取等过程。

作为故障诊断技术中不可缺少的环节，研究适当的故障信号检测方法是发现故障信息的重要手段。

根据采集信号的不同，相应的有不同的方法。

应用较多的有各种谱分析方法、时间序列特征提取方法、自适应信号处理方法等。

3.故障诊断理论与方法研究主要包括基于逻辑、模型、推理及人工智能等方法，研究故障模式的识别、推理、预测、分类、评价和决策等。

理论与方法的研究一直是故障诊断的核心内容，也是故障诊断研究领域的主要方向和热门问题。

本文即在己有成果的基础上，采用解析冗余技术，主要研究移动机器人的故障诊断理论与方法。

图4-1故障诊断原理图5 水下机器人的故障技术简介由于近年来科技水平的飞速发展，机器人的应用也越加广泛，相对于普通机械的故障，机器人的故障呈现出更加复杂的趋势。

而这也成为目前研究比较热门的项目之一，下面我将对国内外集中最新的水下机器人故障监测方法进行汇总，并结合自己的研究方向进行进一步阐述：水下机器人运动控制技术需要依靠水下机器人的动力学模型来设计，需要参考水下机器人建模过程中的外界扰动和不定因素，所设计的运动控制系统需要具备一定的抗外界干扰的能力而且应该具有自学习和自适应能力。