答辯人:指導教授：CK6150數控車床故障診斷研究

東北電力大學機械工程學院

CONTENTS142536緒論系統軟件設計故障診斷基礎理論整體仿真系統硬件設計結論東北電力大學機械工程學院1緒論東北電力大學機械工程學院1緒論一、目的與意義二、國內外發展現狀三、國內外發展趨勢東北電力大學機械工程學院滾珠絲杠副故障原因塑性變形

滾珠絲杠副的最主要的失效形式之一，即塑性變形；主要原因是其螺桿較長，故螺桿中間位置承受載荷能力較差，一旦載荷發生突變，或者異物阻塞、安裝拆卸時用力過大都會引起絲杠的彎曲，從而造成其塑性變形。磨損失效

滾珠絲杠副在正常使用時，會有雜質進入零件接觸的間隙之中，造成零件與雜質接觸，這是導致滾珠絲杠副磨損的主要原因。另外，滾珠絲杠副裝配時不同的表面粗糙度會對其造成不同的磨損量，當表面粗糙度較高時，長期使用后其磨損程度會比低粗糙度高。其次滾珠在進入與離開承載區域時急劇變速或潤滑劑不合適，有水侵入時都會引起磨損失效。腐蝕失效

滾珠絲杠副的工作環境錯綜復雜，若接觸到水分和酸性物質時，會引起化學腐蝕，若有電流經過，電流會擊穿油膜產生電火花，引起電腐蝕。從而引起腐蝕失效。斷裂失效

滾珠絲杠副的斷裂失效是滾珠絲杠副各種失效形式中最危險的一種，如其遇到突發性的沖擊載荷或工作時超出其承受量都會引起斷裂失效，另外在制造過程中材料熱處理不良導致滾珠絲杠剛度不夠也是滾珠絲杠副斷裂失效的促進因素。2故障診斷基礎理論東北電力大學機械工程學院2故障診斷基礎理論東北電力大學機械工程學院BP神經網絡由多個前向型神經網絡共同組成，通過比較輸入與輸出間存在的不同點，對隱層進行不斷的修改，最終實現輸入與輸出合理的直接關系。X為神經網絡的輸入，W為輸入層神經元與中間層神經元間的權值，V為中間層神經元與輸出層神經元間權值。3系統硬件設計東北電力大學機械工程學院LC0101型壓電加速度傳感器輸出電壓信號-5V~+5VIRTP-300L型紅外溫度傳感器輸出電壓信號0~5V3系統硬件設計東北電力大學機械工程學院傳感器選擇：LC0101型壓電加速度傳感器IRTP-300L型紅外溫度傳感器內裝IC壓電加速度傳感器除了壓電加速度傳感器外，還由一微型IC放大器組成。PXI-6281多功能高速數據采集卡B3系統硬件設計東北電力大學機械工程學院前置放大器：由于其內部傳感器電信號過小，無法驅動放大器故需加LC0207型恒流源。恒流源模塊：A/D轉換器：4系統軟件設計東北電力大學機械工程學院第一步確定各層神經元數量：輸入層神經元數量為8,中間層為8，輸出層為4.第三步編譯人機交互界面第二步確定各層傳遞函數，輸入層tansig函數，中間層tansig函數，輸出層logsig函數。確定訓練算法函數。第四步進行整體模擬仿真4系統軟件設計東北電力大學機械工程學院4系統軟件設計東北電力大學機械工程學院各層神經元數量：輸入層神經元個數與提取特征值的類數有關，本次選定輸入層神經元個數為8.中間層神經元根據經驗公式與實際測試選擇為8.輸出層神經元個數與故障種類有關，選擇為4.滾珠絲杠副四種故障類型的目標輸出傳遞函數分別為logsigtansigpurelin函數選擇tansig函數作為輸入層與中間層的傳遞函數，logsig函數為輸出層傳遞函數。4系統軟件設計東北電力大學機械工程學院傳遞函數與訓練函數的選擇：4系統軟件設計東北電力大學機械工程學院訓練函數有traindx函數traindm函數traingd函數和trainlm函數。選擇trainlm作為訓練函數4系統軟件設計東北電力大學機械工程學院GUI人機交互界面設計：利用Matlab自帶的GUI組件進行界面設計與回調函數的輸入5整體仿真東北電力大學機械工程學院人機交互界面運行結果整體仿真東北電力大學機械工程學院55東北電力大學機械工程學院整體仿真結論Conclusions一、該系統可以實現對滾珠絲杠副四種常見故障的診斷功能二、系統診斷準確率95%，速度1s，符合要求三、對中間層層數的實際操作比較中發現8層為本系統最優數量層，四、在訓練函數的選擇過程中確定trainlm作為本系統的訓練函數能實現最快達到目標的速度與準確度。五、在程序編寫過程中選用了load語句，可以便捷的提取數據六、系統穩定性強，未出現死機現象。七、BP神經網絡的模式識別功能在故障診斷方面效