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在分析时域平均的基础上，通过将齿轮箱输入轴瞬时速度的三次曲线拟合和信号重采样相结合，提出了非同步特征信号的对域平均提取方法。时域平均对从噪声中提取特定周期信号是比较有效的方法，但当信号的故障特征频率未知或存在多种故障时，该方法不能获得满意的诊断效果，而频域平均能较好的实现该类故障的特征提取。基于早期故障信号的特点，提出了将多分辨分析的经验模态分解方法与频域平均相结合的故障特征提取方法。试验结果表明，所提出的时频域平均方法能有效地实现齿轮箱非同步特征信号的提取。