文档包括:
说明书一份，共79页，约22000字
任务书一份
SW三维版本图纸，共8张

摘要
齿轮箱传动是目前采用最广的传动形式之一，进行齿轮箱的故障诊断具有十分实际的意义。
本文研究了故障信号的处理方法，搭建齿轮箱故障诊断测试平台，并搭建齿轮箱故障信号分析的软件系统

，之后在测试平台上采集信号并用软件系统进行数据分析，得到测试的故障结果。
故障信号的处理方法主要研究时域分析，频域傅里叶变换，倒谱分析，功率谱分析，短时傅里叶变换等。

时域分析通过时域指标参数的计算可以实时的检测齿轮箱运行状态，傅里叶变换可以把信号从时域变到频

域，以获得幅值谱和相位谱等信息。功率谱是对傅里叶变换的进一步延伸，它更能表示振动信号的能量变

化。倒频谱经过二次频谱变换，可以使杂乱的边频带信号变成单根谱线，进而判断周期得到频率，且该方

法不受传递函数的影响。短时傅里叶变换是加窗的傅里叶变换，它采用一维二频的方法直观反映了频谱随

时间的变化关系。
故障诊断系统的搭建是采用MATLAB与C++混合编程的方法，用MATLAB实现信号分析处理的算法，然后用

MATLAB编译器编译生成DLL文件，接着用C++调用该dll文件并写编写新的DLL文件来供C#界面调用，最后用

C#编写程序窗口界面和波形显示界面，并最终显示故障信号的处理结果。
用齿轮箱振动信号测试平台和齿轮箱振动信号分析系统进行故障信号的采集和处理，并对结果进行频谱图

的显示，此结果表明该齿轮箱故障分析系统是有效可靠的。

关键词：齿轮箱；信号分析；混合编程；故障诊断
 
目录
第一章 绪论 1
一、 课题研究的意义 1
（一） 齿轮箱故障诊断的意义 1
（二） 小结 2
二、 课题研究的背景综述 2
（一） 齿轮箱故障诊断方法的研究现状 2
（二） 齿轮箱故障诊断系统的研究现状 5
第二章 齿轮箱振动信号的时域分析与傅里叶变换 7
一、 时域分析方法 7
（一） 幅值域分析法 7
（二） 相关分析 8
（三） 时域分析方法在齿轮箱故障信号分析中的应用 9
二、 傅里叶变换 10
（一） 连续傅里叶变换 10
（二） 离散傅里叶变换 11
三、 小结 12
第三章 齿轮箱振动信号的频域分析方法 13
一、 经典谱估计方法 13
（一） 自功率谱密度函数 13
（二） 离散信号的功率谱分析 13
（三） 功率谱分析方法在齿轮箱故障信号分析中的应用 15
二、 倒频谱分析 16
（一） 倒频谱的基本定义 16
（二） 振动信号倒频谱分析的基本原理 17
（三） 倒频谱分析在故障诊断中的优越性 18
（四） 倒频谱分析方法在齿轮箱故障信号分析中的应用 19
三、 小结 20
第四章 振动故障信号的时频分析和短时傅里叶变换 21
一、 时频分析理论 21
二、 振动信号的短时傅里叶变换 21
（一） 连续信号的短时傅里叶变换 21
（二） 离散信号的短时傅里叶变换 23
三、 小结 24
第五章 MATLAB与VC混合编程实现齿轮箱故障分析系统 25
一、 MATLAB实现信号的分析与处理 25
（一） 编写多种故障信号分析方法的M函数 25
（二） MATLAB Compiler编译M函数为DLL动态链接库 28
二、 VC调用MATLAB生成的动态链接库 30
三、 C#编写程序窗口界面 31
四、 小结 33
第六章 齿轮箱振动故障试验台的搭建 35
一、齿轮箱振动故障实验台组成 35
二、 齿轮箱振动故障实验台各组件的选型 35
三、振动测试系统的组成 36
四、故障信号分析系统对采集到信号的分析 39
五、 总结 41
结论 42
致谢 43
主要参考文献 44