齿轮箱作为汽车的重要部件主要用于传递动力和改变传动系统的传动比,其工作状态的好坏影响到整车性能。由于齿轮箱中各个零部件经常在负载工况下高速运行,很容易出现疲劳磨损产生故障。据统计在齿轮箱的疲劳台架试验中,齿轮、轴承等部件很容易发生损坏,这不仅影响到试验结果,故障严重时还会对试验设备及试验人员的安全造成一定的影响。因此在试验过程中对箱体各部件进行状态监测,及时而准确的发现故障,成为急需要解决的问题。本文对齿轮箱进行研究,设计了一套用于台架疲劳试验的在线故障诊断系统,在试验过程中对箱体进行实时监控和故障诊断,确保试验设备及工作人员的人身安全。在台架上进行试验研究验证了该故障诊断系统能够满足实际应用的需求。本文分析了齿轮箱中齿轮及轴承的振动机理;对常见故障进行总结并分析产生原因;对信号处理方法进行研究,包括时域及频域分析。通过时域分析技术进行故障预警,通过频域分析技术进行故障位置及故障类型的诊断。以嵌入式微控制器Kinetis-K60为核心对该故障诊断系统进行软硬件设计。硬件系统主要包括:最小系统、电源模块、通信模块、滤波模块、数字信号处理模块等;软件系统主要包括主控程序、AD采样、自主学习、信号分析等主要模块。系统的主要功能是实现齿轮箱输入轴、输出轴转速测量,振动信号信息采集及数据分析,故障预警、与串口屏通信进行故障诊断等。本文对试验台架的结构组成、传感器的选型及使用、试验条件及减速器结构参数进行了详细介绍,并以此为依据进行疲劳寿命试验。对在试验中产生的故障进行数据解析,总结归纳典型故障特征建立故障特征数据库并以此制定故障诊断策略。在试验台架上以某款纯电动汽车二级主减速器为研究对象对该系统的软硬件功能及性能进行测试。经过大量的试验研究,验证了该诊断系统的稳定性,并不断进行修正,达到了设计要求。本文设计的齿轮箱故障诊断系统总体来说能够对一些典型故障进行诊断。该系统以嵌入式微控制器Kinetis-K60为核心,以时频域处理算法为灵魂,可以对试验过程中的齿轮箱进行在线状态监测,克服了现有的线下数据回放进行故障分析的缺点,具有便携性、实时性、可靠性等优点,为齿轮箱的疲劳寿命试验提供了安全保证。经过多次试验研究积累了大量的试验数据,对系统的进一步完善提供了依据。