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齿轮箱作为最常见的机械设备,在工业、农业、交通等各行业都有着广泛的使用空间。齿轮箱机械设备中必不可少的连接及传递动力机构,其工作状态直接关系到整个机械设备的运行状态,因此对齿轮箱的状态评价和故障诊断具有重要的意义。齿轮箱的振动信号中蕴藏着齿轮箱运行状态的大部分信息,当齿轮箱工作状态发生变化时,其振动信号也会发生改变。研究齿轮箱的振动特性,从中提取有效的信号并准确地分析出来,可以对齿轮箱进行状态监测和故障诊断,并采取有效措施排除故障,从而提高齿轮箱的使用安全性和可靠性,降低维修费用,减少不必要的损失。可拓理论是近年来迅速发展起来的一种用于解决矛盾问题的方法,其运用可拓物元模型定性地研究特征参数,同时采用可拓集合理论定量地确定特征参数的隶属程度,为解决故障问题的确定提供了一种形式化、模型化、定性和定量相结合的方法。可拓理论与模糊理论相结合可以很好的解决齿轮箱故障中的模糊性、不相容、矛盾的问题,最后通过实验验证了该方法的可行性和有效性。本文的主要研究工作如下:首先,本文简要介绍了齿轮箱的组成结构及其主要失效形式,分析了齿轮、滚动轴承的常见故障类型、故障振动信号特征及故障产生机理。其次,在了解齿轮箱的振动机理和状态评价的基础上,搭建齿轮箱的故障实验平台,分别对齿轮的正常状态、磨损状态和断齿状态进行模拟,对各种状态下的时域、频域的相关特征参数进行测取。最后,建立可拓模糊故障诊断模型,利用主成分分析法选取特征参数,对可拓模糊模型进行优化;利用熵权法对各特征指标权重进行客观地确定,定量地确定特征参数权重。根据实验进行模型的验证,结果证明该方法应用于齿轮箱故障诊断的可行性,从而为机械故障诊断提供了一种新的工具和方法。