畢業(yè)答辯-CK6150數(shù)控車床故障診斷研究

答辯人:指導(dǎo)教授：CK6150數(shù)控車床故障診斷研究

東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

CONTENTS142536緒論系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)故障診斷基礎(chǔ)理論整體仿真系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)結(jié)論東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院1緒論東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院1緒論一、目的與意義二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三、國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)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(zhǎng)，故螺桿中間位置承受載荷能力較差，一旦載荷發(fā)生突變，或者異物阻塞、安裝拆卸時(shí)用力過大都會(huì)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(shí)，會(huì)有雜質(zhì)進(jìn)入零件接觸的間隙之中，造成零件與雜質(zhì)接觸，這是導(dǎo)致滾珠絲杠副磨損的主要原因。另外，滾珠絲杠副裝配時(shí)不同的表面粗糙度會(huì)對(duì)其造成不同的磨損量，當(dāng)表面粗糙度較高時(shí)，長(zhǎng)期使用后其磨損程度會(huì)比低粗糙度高。其次滾珠在進(jìn)入與離開承載區(qū)域時(shí)急劇變速或潤滑劑不合適，有水侵入時(shí)都會(huì)引起磨損失效。腐蝕失效

滾珠絲杠副的工作環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，若接觸到水分和酸性物質(zhì)時(shí)，會(huì)引起化學(xué)腐蝕，若有電流經(jīng)過，電流會(huì)擊穿油膜產(chǎn)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(xiǎn)的一種，如其遇到突發(fā)性的沖擊載荷或工作時(shí)超出其承受量都會(huì)引起斷裂失效，另外在制造過程中材料熱處理不良導(dǎo)致滾珠絲杠剛度不夠也是滾珠絲杠副斷裂失效的促進(jìn)因素。2故障診斷基礎(chǔ)理論東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2故障診斷基礎(chǔ)理論東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)前向型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共同組成，通過比較輸入與輸出間存在的不同點(diǎn)，對(duì)隱層進(jìn)行不斷的修改，最終實(shí)現(xiàn)輸入與輸出合理的直接關(guān)系。X為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，W為輸入層神經(jīng)元與中間層神經(jīng)元間的權(quán)值，V為中間層神經(jīng)元與輸出層神經(jīng)元間權(quán)值。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院LC0101型壓電加速度傳感器輸出電壓信號(hào)-5V~+5VIRTP-300L型紅外溫度傳感器輸出電壓信號(hào)0~5V3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)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(nèi)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(shù)據(jù)采集卡B3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院前置放大器：由于其內(nèi)部傳感器電信號(hào)過小，無法驅(qū)動(dòng)放大器故需加LC0207型恒流源。恒流源模塊：A/D轉(zhuǎn)換器：4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第一步確定各層神經(jīng)元數(shù)量：輸入層神經(jīng)元數(shù)量為8,中間層為8，輸出層為4.第三步編譯人機(jī)交互界面第二步確定各層傳遞函數(shù)，輸入層tansig函數(shù)，中間層tansig函數(shù)，輸出層logsig函數(shù)。確定訓(xùn)練算法函數(shù)。第四步進(jìn)行整體模擬仿真4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院各層神經(jīng)元數(shù)量：輸入層神經(jīng)元個(gè)數(shù)與提取特征值的類數(shù)有關(guān)，本次選定輸入層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為8.中間層神經(jīng)元根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式與實(shí)際測(cè)試選擇為8.輸出層神經(jīng)元個(gè)數(shù)與故障種類有關(guān)，選擇為4.滾珠絲杠副四種故障類型的目標(biāo)輸出傳遞函數(shù)分別為logsigtansigpurelin函數(shù)選擇tansig函數(shù)作為輸入層與中間層的傳遞函數(shù)，logsig函數(shù)為輸出層傳遞函數(shù)。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院傳遞函數(shù)與訓(xùn)練函數(shù)的選擇：4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院訓(xùn)練函數(shù)有traindx函數(shù)traindm函數(shù)traingd函數(shù)和trainlm函數(shù)。選擇trainlm作為訓(xùn)練函數(shù)4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院GUI人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)：利用Matlab自帶的GUI組件進(jìn)行界面設(shè)計(jì)與回調(diào)函數(shù)的輸入5整體仿真東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院人機(jī)交互界面運(yùn)行結(jié)果整體仿真東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院55東北電力大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院整體仿真結(jié)論Conclusions一、該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)滾珠絲杠副四種常見故障的診斷功能二、系統(tǒng)診斷準(zhǔn)確率95%，速度1s，符合要求三、對(duì)中間層層數(shù)的實(shí)際操作比較中發(fā)現(xiàn)8層為本系統(tǒng)最優(yōu)數(shù)量層，四、在訓(xùn)練函數(shù)的選擇過程中確定trainlm作為本系統(tǒng)的訓(xùn)練函數(shù)能實(shí)現(xiàn)最快達(dá)到目標(biāo)的速度與準(zhǔn)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(shù)據(jù)六、系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，未出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。七、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識(shí)別功能在故障診斷方面效