目前行星齿轮箱已经在军用和民用装备中广泛应用，研究行星齿轮箱的故障诊断方法意义重大。为了研究行星齿轮传动的故障机理，揭示其故障特征，建立了行星齿轮系统的动力学模型，研究了齿轮裂纹对齿轮啮合刚度的影响，得出了正常、太阳轮裂纹和行星轮裂纹等三种状态下系统的振动响应。提出了基于包络排列熵的特征提取方法，以判断行星轮系的运行状态。最后通过实测信号验证了所提特征的有效性。

排列熵能够有效监测振动信号中的动力学突变,衡量振动信号的复杂度,在旋转机械状态监测中获得成功的应用。将排列熵应用于滚动轴承故障特征提取中,并针对排列熵对振动信号幅值不敏感,无法反映振动信号中局部能量分布差异的问题,利用滤波信号的归一化瞬时能量改进排列熵,提出一种基于改进排列熵的滚动轴承故障特征提取方法。仿真和试验数据分析结果表明,该方法能够有效识别滚动轴承共振频带,准确提取滚动轴承故障特征。

针对行星齿轮箱在运行时产生的非线性非平稳振动,且故障特征信号微弱等问题,将量子理论引入到信息熵的计算中,提出一种全新的特征提取方法-非线性量子信息熵。根据量子理论的基本概念,建立了振动信号的多量子位系统;分析了将量子理论引入到信息熵中的可行性,进而提出了非线性量子信息熵基本原理,并对行星齿轮箱三种运行状态振动仿真信号的非线性量子信息熵进行了分析,说明了量子信息熵作为行星齿轮箱特征的可行性;最后以行星变速箱故障试验台采集到的五种状态信号为例,计算其非线性量子信息熵,并与时频熵和样本熵计算结果对比。结果表明,非线性线性量子信息熵能够有效的提取行星变速箱运行状态特征。