開題報告文獻(xiàn)綜述題目：滾動軸承故障診斷及其應(yīng)用學(xué)生姓名：學(xué)號：年月日一、文獻(xiàn)綜述機(jī)械設(shè)備故障診斷是一門工程技術(shù)學(xué)科，基本方法為信號處理方法及模式識別，具有較強(qiáng)的理論性及一定的實踐性。機(jī)械設(shè)備故障診斷最先由發(fā)達(dá)國家提出。其起源于上個世紀(jì)60年代，阿波羅計劃由于機(jī)械設(shè)備故障原因頻頻失敗，為此美國軍方成立了以預(yù)防機(jī)械故障為目標(biāo)的機(jī)械故障預(yù)防小組。隨后，英國成立了機(jī)械維護(hù)中心，其以保證機(jī)械正常運轉(zhuǎn)為中心來進(jìn)行科學(xué)探究，并將結(jié)果運用到了諸多能源領(lǐng)域。美國與英國對機(jī)械故障預(yù)防方面的關(guān)注，為企業(yè)生產(chǎn)帶來一定的安全保障。上世紀(jì)70年代，日本高校、研究機(jī)構(gòu)及部分企業(yè)開始致力于機(jī)械故障診斷的機(jī)理研究及應(yīng)用研究。同時，歐洲諸多國家也成立故障診斷研究中心。如1978年法國電力部門通過安裝檢測裝置對汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了狀態(tài)監(jiān)測?，F(xiàn)如今，隨著“智能維護(hù)系統(tǒng)(IMS)中心”的成立，美國密歇根大學(xué)在故障領(lǐng)域大放異彩。法國貢皮埃捏技術(shù)大學(xué)在基于振動信號故障診斷領(lǐng)域也取得一定成果。與發(fā)達(dá)國家相比，我國在該領(lǐng)域發(fā)展起步較晚。最早源于上個世紀(jì)80年代的首屆設(shè)備診斷技術(shù)大會。隨著我國綜合國力的不斷提升，在故障診斷領(lǐng)域，理研究成果逐漸達(dá)到國外的先進(jìn)水平，并在鋼鐵等領(lǐng)域具有了一定的應(yīng)用。清華大學(xué)的故障診斷實驗室對風(fēng)機(jī)等動力設(shè)備進(jìn)行了狀態(tài)監(jiān)測等研究。上海交通大學(xué)以振動信號特征提取為中心成立了國家級重點實驗室。近些年來，我國將故障診斷領(lǐng)域理論知識運用到工程中解決了許多實際問題。例如：對環(huán)境惡劣條件下的振動信號進(jìn)行了在線采集及在線監(jiān)測；地鐵運行中的綜合性診斷及監(jiān)控；北京化工大學(xué)提出了機(jī)械故障自愈理論。聲發(fā)射技術(shù)、溫度檢測法、油屑檢測法和振動信號分析法。為當(dāng)前機(jī)械故障診斷領(lǐng)域主流方法。其中，振動信號分析法最為流行。但由于目前機(jī)械設(shè)備的一體化程度較高，導(dǎo)致零部件之間振動信號耦合嚴(yán)重。當(dāng)軸承發(fā)生故障時，其振動信號表現(xiàn)為非平穩(wěn)且非線性。因此，對軸承進(jìn)行故障診斷，其關(guān)鍵在于如何從頻率復(fù)雜的振動信號中提取出故障信息。為此，國內(nèi)外眾多學(xué)者提出若干方法，如傅里葉變換，短時傅里葉變換，Wigner-Ville，經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解等，但依舊具有許多難以彌補的缺陷。近些年來，基于智能故障診斷方法的滾動軸承故障診斷也受到各界學(xué)者的關(guān)注。智能故障診斷方法能自動提取特征，這個特點是與傳統(tǒng)基于振動信號分析方法的本質(zhì)區(qū)別。滾動軸承智能診斷方法分為有標(biāo)簽的監(jiān)督學(xué)習(xí)、半監(jiān)督學(xué)習(xí)、和無標(biāo)簽的無監(jiān)督學(xué)習(xí)。其中，監(jiān)督學(xué)習(xí)這一類別在其他領(lǐng)域發(fā)展較為成熟。其輸入為帶有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)集，利用模型提取信號特征。將模型參數(shù)訓(xùn)練至最優(yōu)后，將測試集輸入模型，即可將測試信號進(jìn)行模式識別。從數(shù)據(jù)集大小來說，相較于傳統(tǒng)方法，智能診斷方法可處理海量數(shù)據(jù)，且結(jié)果更為準(zhǔn)備，但美中不足之處在于模型自動提取的特征難以解釋。機(jī)器學(xué)習(xí)在各個領(lǐng)域大放異彩，這也將滾動軸承的故障診斷向智能化推進(jìn)。二、選題的目的和意義選題目的滾動軸承與其他連接的零件接觸緊密，其失效將導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備故障，甚至發(fā)生災(zāi)難性事故。1991年11月，蘭州鐵路局1479次火車出軌事故是由于保持架碎裂，阻礙了軸承的運行，造成大量人員傷亡和重大財產(chǎn)損失。1992年，日本關(guān)西電力公司海南電廠進(jìn)行過載測試時，由于相關(guān)人員的疏忽，發(fā)電機(jī)組軸承出現(xiàn)故障，導(dǎo)致整個機(jī)組產(chǎn)生強(qiáng)烈共振。最后，所有機(jī)組被摧毀。事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)50億日元。2011年7月5日，北京地鐵4號線動物園站的自動扶梯發(fā)生設(shè)備故障。自動扶梯的驅(qū)動主機(jī)由于固定部件損壞，導(dǎo)致驅(qū)動鏈脫落，使自動扶梯滑落，最終導(dǎo)致踩踏事故。事故中有一人死亡，多人受傷。2006年6月，安陽鋼鐵公司高速線材軋制線的吐絲機(jī)軸承斷裂，導(dǎo)致整條生產(chǎn)線停產(chǎn)檢修，給公司造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。2013年8月，深圳羅湖區(qū)發(fā)生一起電梯滑梯事故。發(fā)現(xiàn)原因是電梯限速器軸承的損壞，導(dǎo)致電梯迅速墜落，造成了不良的社會影響。痛苦的教訓(xùn)提醒著我們，要重視故障診斷技術(shù)的研究，在操作過程中及時發(fā)現(xiàn)并排除故障，防止事故的發(fā)生。研究意義在各種機(jī)械設(shè)備中，滾動軸承是必不可少的關(guān)鍵組件。它起固定零件和連接相關(guān)旋轉(zhuǎn)零件的作用，因此廣泛用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械和其他設(shè)備。由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中的特殊位置，滾動軸承通常在高溫、變速和可變負(fù)載等惡劣環(huán)境中工作。另外，諸如加工誤差、不對中、潤滑不良等外部因素也會使軸承表面受到不同程度地?fù)p壞，因此滾動軸承也是最易損壞的機(jī)械零件之一。如果滾動軸承發(fā)生故障，靠近它的其他零件也會受到影響，這將改變整個旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運行狀態(tài)，并最終降低旋轉(zhuǎn)機(jī)械的可靠性，甚至造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。因此，滾動軸承相關(guān)檢測、診斷與識別技術(shù)的研究是設(shè)備故障診斷領(lǐng)域不可缺少的部分。故障診斷研究具有很大的市場潛力，具有社會和經(jīng)濟(jì)效益。

三、研究方案（框架）1緒論1.1研究背景及意義1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3主要研究內(nèi)容2滾動軸承相關(guān)概述2.1滾動軸承的結(jié)構(gòu)2.2滾動軸承的地位與作用2.3滾動軸承的負(fù)荷與壽命3基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軸承故障診斷流程3.1卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)3.2卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的傳導(dǎo)過