针对变速齿轮箱时变故障检测问题,提出了一种基于局部多项式拟合稀疏算法与阶次跟踪的变速齿轮箱编码器信号瞬态特征提取算法。首先提出局部多项式拟合稀疏算法,从原始编码器信号中提取与齿轮故障相关的时域瞬态特征。然后应用阶次跟踪技术将时域非平稳瞬态特征转化为角度域的平稳瞬态特征。同时,为了解决公式化局部多项式拟合和稀疏性优化问题,基于交替方向乘子法和优化极小化,推导了一种快速收敛算法。此外,还引入了一种自适应参数选择策略从而自动选择所提出方法的适当参数。通过仿真和实验结果可知该方法能有效地提取齿轮箱的瞬态特征,并能在时变转速条件下实现齿轮箱的状态评估。

风力发电机组传动链因风速的时变特性而处于变转速运行状态,其主轴承因低速、重载导致振动信号具有非平稳和调制特点,常规分析时频谱会出现“模糊”现象,不能及早提取故障特征频率。提出了阶次跟踪和Hilbert变换联合分析方法,使用阶次跟踪在角度域进行等角度重采样,把时域非平稳信号转换成角度域平稳信号,然后应用Hilbert变换把低频故障信号从高频载波信号中解调出来,以及早发现隐患。结果表明,阶次跟踪和Hilbert变换联合分析能够较早地提取出故障特征频率并对故障进行精确定位,对低速重载风电主轴承故障诊断十分有效。

运用阶次跟踪分析方法,研究某车型手动变速箱二挡啸叫噪声现象.在阶次跟踪等角度间隔重采样算法中,提出用分段三次埃尔米特(Hermite)多项式代替传统最小二乘法多项式拟合变速箱输入轴转速曲线,再分段对其积分获得变速箱输入轴转角表达式,提高转速拟合与阶次跟踪分析精度；将短时傅里叶变换(STFT)用于阶次跟踪分析；对实车进行啸叫噪声实验,并结合变速箱噪声实验评价经验,定量分析与研究变速箱二挡啸叫现象.

基于仿真分析和实验方法研究了轴承预紧力对汽车变速器啸叫噪声的影响，建立了六挡机械式变速器动力学仿真模型，分析了副轴一后轴承采用不同的预紧力对系统动力学性能的影响，主要考察了传动误差激励、动态啮合力和轴承力变化，获得了不同的箱体动态响应。利用阶次跟踪方法进行实验，分析了不同预紧条件下的振动加速度和声压级水平。结果表明：采用合理的预紧力时，增大轴承刚度有助于抑制变速器啸叫噪声的产生，仿真分析与实验结论一致。

针对机床在运行过程中需要平稳少振的特点,以某型号的机床齿轮箱变速器为研究对象,分析齿轮箱变速器振动的成因及理论减振方法。利用MASTA软件建立齿轮箱变速器仿真模型,对其进行齿轮耦合模态分析和阶次跟踪分析,得到关注频率内的共振参数和动态啮合力、啮合柔度相位及大小的变化曲线,确定变速器的谐波啮合阶次和响应峰值频率。通过游隙控制分析,获得游隙对齿轮箱变速器振动特性的影响规律,得到不同轴承对响应峰值的作用规律和不同游隙下各

针对滚动轴承变速过程中振动信号非平稳,早期故障特征微弱的特点,将阶次跟踪与能量算子(EO)相结合,提出阶次跟踪能量算子(OTEO)与奇异值分解(SVD)结合的轴承故障诊断方法。首先,对时域振动信号进行SVD以降低噪声干扰;然后,对降噪后的信号进行OTEO解调分析,即对信号先进行EO解调再对包络信号进行阶次跟踪;最后,采用Fourier变换做出包络阶次谱,从中提取出滚动轴承故障特征阶次。试验结果验证了该方法对于滚动轴承故障特征提取的有效性。

针对传统阶次跟踪方法应用范围的局限性,提出一种新型阶次计算方法—阶次自相关跟踪算法。该算法改变了传统阶次跟踪方法的转速信号采集方式、故障信号获取方式及角域重采样方式,从而使蕴藏于转速变化规律中的故障信息得以凸显。该方法仅凭旋转部件转速信号便可实现故障诊断,可与传统阶次跟踪法相结合,拓展阶次跟踪技术应用范围。对不同形式的故障信号进行仿真分析,结果表明阶次自相关跟踪计算结果准确可靠,在旋转机械故障诊断领域有一定应用价值。