华东科技大学

附件5．机械科学与工程学院全英研究生课程简介(中英文各一份)

课程名称：故障诊断学(全英语)课程代码：100.540

课程类型：□博士专修课程■硕士专修课程

考核方式：全英文考试教学方式：全英文讲授

适用专业：机械、能源

适用层次：■硕士■博士

开课学期：秋季学期总学时：32学分：2

先修课程要求：工程测试与信号处理

课程组教师姓名职称专业年龄学术方向

史铁林教授机械电子48机械故障诊断，微纳制造

轩建平副教授机械电子45机械故障诊断

夏奇讲师机械电子32机械动力学，微纳制造

课程负责教师留学经历及学术专长简介：

史铁林，男，工学博士，华中科技大学国家光电实验室（筹）微系统研究部筹备组组长，机

械学院副院长，教授，博士生导师。1991年华中科技大学（原华中理工大学）机械学院机

械制造专业获博士学位。长期从事状态监测与故障诊断、信号分析、微系统与微制造、MEMS

测试、封装及可靠性、精密仪器与装备等方面的研究与教学工作，先后承担包括国家“九五”

攀登预选项目、国家重大基础研究（973项目）项目、国家自然科学基金项目、国家863项

目、国家重点科技攻关项目、国家国防科技预研项目、宝钢、武钢等大中型企业的技改项目

等在内40多项科研课题。在国内外学术期刊上发表论文150多篇，申请发明专利10项，

其中授权6项，合作出版了国内第一本关于基于知识的诊断推理方面的专著，并获全国优秀

科技图书二等奖科研成果。先后获国家教委科技进步二等奖（应用类），国家教委科技进步

一等奖（理论类），机械工业部科技进步一等奖，国家科技进步三等奖，光华科技基金三等

奖等。还先后获得中国青年科技奖，全国优秀博士后奖，湖北省五四青年奖章、中国机械工

程学会杰出青年科技奖、首批“新世纪百千万人才工程”国家级人选等荣誉称号。现担任中国

振动工程学会常务理事，动态信号分析专业委员会主任委员，故障诊断专业委员会副理事长，

中国机械工程学会理事，中国微米纳米技术学会理事。《中国高等学校学术文摘-机械工程》

卷副主编、《机械工程学报》、《振动工程学报》、《中国机械工程》、《振动与冲击》等杂志编

委。1999年1月-2000年1月在美国密歇根大学作访问学者一年。

轩建平，男，博士(后)，副教授，中国振动工程学会故障诊断专业委员会理事，湖北省机械

工程学会设备与维护工程专业委员会理事会理事。1999年毕业于华中科技大学，并获得机

械制造及其自动化专业博士学位。同年，在华中科技大学自动控制系博士后流动站从事博士

后研究工作，2001年出站并留校。2006.7－2007.1在香港城市大学机械与管理工程系做

RearchFellow。主持完成国家自然科学基金面上项目“基于小波的机械故障警戒机方法与

应用”（编号：50675076）；主持国家自然科学基金面上项目“基于零矩尺度函数的粗糙裂纹

面声散射特征计算与识别方法”（编号：51075161）。作为第二负责人，参加国家自然科学基

金青年科学基金项目“基于表面纳米褶皱的微纳分级结构仿生制造工艺研究”（51105159）。

主持完成国家863重点项目课题“混凝土泵车远程监控及维护应用系统研制”

（2008AA042802）子课题，参加国家重点基础研究发展规划项目（973项目）“数字化制造

基础研究”（2005CB724100，已结题）、“难加工航空零件的数字化制造基础研究”

（2011CB706803）和“我国电力大系统灾变防治和经济运行的重大科学问题研究”；国家科

技支撑计划课题“高速列车数字化平台研究”（2009BAG12A01）。负责设计、研制和安装了多

套机电设备状态监测与故障诊断系统（武汉钢铁集团，上海宝山钢铁集团、荆门热电厂、阳

逻热电厂和中国石油吐哈油田等）。国家自然科学基金通讯评审专家，北京自然科学基金通

讯评审专家。“MechanicalSystemsandSignalProcessing”和“JournalofAutomobile

Engineering,ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineersPartD”等学术期刊审

稿人。主要研究方向：机械制造中的测试技术，MEMS，时间序列分析，智能控制，小波、

时频信号分析，汽车、内燃机、压缩机和汽轮发电机组控制、监测和诊断等。近年来，在国

内外刊物和国际学术会议上发表论文40余篇，参编《化工机械工程手册》1部（机械故障

诊断部分），完成修订专著《时间序列分析的工程应用》（第2版，上下册）。主讲本科生《工

程测试与信息处理》和研究生《机械设备故障诊断学》课程。其中《工程测试与信息处理》

为全国精品课程。是国家级教学团队“机械学科测控课程群教学团队”成员。连续五年被评为

主讲教师。

夏奇，男，博士（后），讲师。2007年毕业于香港中文大学机械制造及其自动化专业，获

博士学位。从事仿生微纳制造、机械拓扑优化设计等方面的研究工作。主持国家青年科学基

金项目“基于表面纳米褶皱的微纳分级结构仿生制造工艺研究”。作为骨干科研力量，参加国

家自然科学基金面上项目“具有气体检测功能的仿蝴蝶翅膀三维微纳结构制备”

（2008.01-2010.12），参加973项目课题“高密度倒装键合中的多物理量协同控制机制与

实现”，参加香港特区政府研究资助局竞争拨款项目“DesignandOptimizationof

HeterogeneousObjectsUsingMulti-PhaLevel-SetModelsandTopologicalDerivatives”

(CUHK/416205)和ASMAsmblyAutomation公司合作项目“OptimizationTechnologies

forHighDynamicPerformanceinElectronicsManufacturingEquipment”。发表学术论文十

余篇。

课程教学目标：

本课程研究机械故障的工程诊断问题。本课程分为三个部分：

(1)机械故障的基础理论，如故障机理、信号的预处理和特征的提取、逻辑诊断、模糊诊断、

统计诊断等；

(2)状态监测技术，如振动、噪声、温度、应力、红外、超声、油液分析等监测技术；

(3)常用机械的故障诊断和计算机监测系统应用。

本课程作为机械、能源动力专业的研究生课程，也可供工程技术其他专业的研究生或高

年级大学生选修。总学时为32学时。

课程大纲：（章节目录）

第一章绪论

§1.1设备故障诊断的基本概念

§1.2设备故障诊断的基本过程

§1.3设备故障诊断的基本方法

§1.4设备故障诊断的意义

§1.5故障诊断技术的发展概况

第二章数据采集与传感器原理

§2.1概述

§2.2振动传感器

§2.3声波传感器（含超声）

§2.4温度传感器（含热电偶、红外成像）

§2.5压力传感器

§2.6其他传感器

§2.7数据采集器

第三章信号处理与分析基础

§3.1概述

§3.2信号处理（放大，滤波，调制）

§3.3时域分析

§3.4相关分析

§3.5频域分析（含倒谱分析）

§3.6时间序列分析（HMM）

§3.7时频联合分析（STFT，WV分布）

§3.8EMD

§3.9盲源分离

§3.10小波分析

第四章机械系统与动力学分析基础

§4.1机械系统分析方法（含分析力学，振动与噪声）

§4.2梁和轴分析

§4.3转子系统分析（理论和有限元方法）

第五章故障识别与分类方法

§5.1机械故障诊断依据的标准

§5.2正逆问题结合法

§5.3遗传算法

§5.4人工智能

§5.5神经网络

§5.6统计学习理论

§5.7其它方法

第六章基础零部件的故障诊断

§6.1轴承故障诊断

§6.2齿轮故障诊断

第七章旋转机械的故障诊断

§7.1故障特征

§7.2诊断方法

第八章往复机械的故障诊断

§8.1故障特征

§8.2诊断方法

第九章机械状态监测与故障诊断应用系统

§9.1系统设计方法

§9.2应用系统举例

1.全英文教材：calMachineryVibrationAnalysisand

gton:Newnes,2004

主要参考书：

Vachtvanos,etal..Intelligentfaultdiagnosisandprognosis

n,NewJery:JohnWiley&Sons,Inc.,

2006

,H.P.,Geitner,eryfailureanalysisand

:GolfpublishingCompany,1994.

,ngMachineryVibrationfromanalysisto

k:MarcelDekker,Inc,2001.

附件6．机械科学与工程学院国际一流水平研究生课程简介

(中英文各一份)

CourName：faultdiagnosticsCourCode：100.540

TypeofCour：□BasiccourofthefirstleveldisciplineBasiccourofthe

condleveldiscipline□Others：

AsssmentMethods：openexamination

TeachingMethods:

Lecture&Discussion

ApplicableFields：Mechanical

Engineering

ApplicableLevel：GraduatesPh.D

Candidates

Semester：FallTotalClassHours：32Credit：2

Prerequisites：StochasticProcess,EngineeringMechanics

Namesof

InstructionGroup

TitleFieldsAgeAcademicSpecialties

TielinShiProfessorMechatronics49DigitalManufacturing

JianpingXuanAssociate

professor

Mechatronics45FaultDiagnosis

QiXiaLecturerMechatronics32DigitalManufacturing

Profileoftheeducationalexperienceandacademicachievementsoftheteachers

nlyworksintheareasofMEMS,NanoManufacturingandControl,

hestheundergraduatecours,

EngineeringMeasurementandSignalProcessingwhichwasawardedas“National

ExcellentCours”,teachesthegraduate

cour,heScienceandTechnologyProgressAwardof

memberofNationalteachinggroupofEngineeringMeasurementandControl.

inlyworksintheareasofMechanicalConditionMonitoringand

hestheundergraduatecours,Engineering

MeasurementandSignalProcessingwhichwasawardedas“NationalExcellent

Cours”,teachestwograduatecours,

Mechanicalfaultdiagnostics,andEngineeringMeasurementandSignalProcessing.

HeisamemberofNationalteachinggroupofEngineeringMeasurementandControl.

Objectives：

Thiscourcoversthefollowingtopics,withtheaimofprovidingstudentswitha

broadtheoreticalbasisandpracticalskillsformechanicalconditionmonitoringand

faultdiagnostics:

(1)TechniquesofMechanicalconditionmonitoring:vibration,noi,ultrasound,

temperature,pressure,stressandsoon;

(2)BasictheoryofMechanicalfaultdiagnosis:mechanismoffaults,dynamic

analysis,pre-processingofsignals,signalanalysisbadonFouriertheory,time

riestheoryandwavelettheory,featureextraction,diagnosismethodbadon

logic,fuzzy,artificialintelligence,neuralnetworksandstatisticallearningtheory.

(3)Faultdiagnosisofmachinesandtheirparts:gears,bearings,rotatingand

reciprocalmachinery.

(4)Developmentofmachinerymonitoringandfaultdiagnosissystems.

atesof

lsobeudasanelective

courforthegraduatestudentsofothermajorsandundergraduatestudents.

CourOutline：（ContentsofChapters）

uctiontoMechanicalfaultdiagnosis(1hrs)

plesofnsorsanddataacquisition(3hrs)

ignalprocessingandanalysis(8hrs)

nalysisofmechanicalsystemsanddynamics(4hrs)

soffaultrecognitionandclassification(4hrs)

iagnosisofbasicmechanicalparts(4hrs)

iagnosisofrotatingmachinery(4hrs)

iagnosisofreciprocalmachinery(2hrs)

pmentofmachinerymonitoringandfaultdiagnosissystems(2hrs)

TeachingMaterials：In-classhandouts,PPT

References：

calMachineryVibrationAnalysisandPredictive

gton:Newnes,2004

Vachtvanos,etal..Intelligentfaultdiagnosisandprognosis

n,NewJery:JohnWiley&Sons,Inc.,

2006

,H.P.,Geitner,eryfailureanalysisand

:GolfpublishingCompany,1994.

,ngMachineryVibrationfromanalysisto

k:MarcelDekker,Inc,2001.