行星齿轮箱广泛应用于直升机主减速器、风电机组等复杂传动系统中,其体积小、功重比大、工作环境恶劣以及工况多变性导致故障发生概率大。实现行星齿轮箱故障诊断与预警,将提高复杂机械装置的可靠性与安全性,降低维护、维修费用,具有重要的研究意义和应用价值。本文主要研究行星齿轮箱故障特征提取与故障诊断技术,主要内容如下:(1)研究了行星齿轮箱典型损伤的故障机理与振动特性。针对行星齿轮箱部件常见的故障模式,阐明故障形成机理与原因,建立两级行星齿轮系多体动力学刚柔耦合模型,在其基础上分析了第二级太阳轮变转速、变负载等工况,断齿、裂纹等典型损伤状况下振动信号特征。(2)研究了基于能量聚集度经验小波变换的行星齿轮箱故障诊断方法。针对行星齿轮箱早期故障微弱等问题,研究了新颖的能量聚集度经验小波变换自适应信号分解方法,仿真和实验证明新方法能够对频谱边频带进行较好的划分,啮合频率及其倍频信号均存在于支撑区间内,较好的保留振动信号边频带信息,有效检测出行星齿轮箱早期微弱故障。(3)研究了基于全变分模型与基追踪的行星齿轮箱耦合信号分离与故障诊断方法。针对行星齿轮箱复杂振动信号,将复杂振动信号分为冲击调制和稳态调制成分,并构造问题模型,应用稀疏全变分模型于冲击信号特征提取,采用改进的非对称惩罚函数,应用受控最小化优化方法进行模型求解。应用基追踪方法进行稳态调制成分的分离。通过分析提取的冲击特征信号,识别故障信息,仿真信号和实验证明新方法的可行有效性。