针对运行的变速箱轴承难以采集振动信号进行状态监测与故障诊断的缺点, 采用红外热图像对变速箱轴承进行状态监测与故障诊断。利用红外热像仪采集变速箱两端轴承的红外热图像, 然后通过二维经验模态分解方法将红外热图像分解成本征模式函数, 对其处理后与主成分分析法相结合进行图像融合, 得到对比度增强后的图像。最后对原图像与增强后的图像进行特征参数提取, 并利用聚类分析对轴承不同状态进行分离。证明了红外热图像可以准确地诊断出轴承故障。

激光自混和干涉（SMI）技术是一种利用光反馈原理进行的振动检测技术, 它具有结构简单, 非接触式测量振动信号的特点。为了解决齿轮箱故障诊断的问题, 提出了用激光自混合干涉技术提取信号,并通过小波变换对信号分析进行处理的方法。通过分析小波变换的各个分量以及最终经过小波变换去噪后的信号, 能够准确地识别出齿轮箱在运转时所存在的周期性振动故障信号, 实验得到的结果与理论值结果完全吻合。

建立了齿圈局部故障调频现象模型, 分析了故障轮齿啮合频率及其倍频两侧边频带的产生机理, 给出了齿圈局部故障特征频率的计算公式, 建立了倒频谱分析模型。采用激光自混合传感器, 分别从径向和轴向两个方向采集齿轮箱振动信号波形。在齿轮箱1Hz和2Hz两种不同输出转频下, 分别研究了无故障齿轮箱和故障齿轮箱的振动信号特征。通过实验研究验证了理论推导结果。

润滑油光谱分析是变速箱磨损状态监测的重要手段.以某重载车辆变速箱台架试验中润滑油原子发射光谱分析得到的元素成分含量检测数据为基础,通过相关性分析和磨损机理分析确定了能够反映整机磨损状态和失效特点的金属元素,并对补油、换油后的光谱检测数据进行了修正,将变速箱试验过程中特征金属元素的含量随试验时间的变化规律表示为线性函数的形式.然后,综合考虑检测数据的时序规律与离散性,利用不同时刻光谱检测数据的正态分布均值和标准差进行变速箱可靠性评估,进一步讨论了失效阈值对可靠性评估结果的影响.研究表明,重载车辆变速箱润滑油中的Cu元素浓度与其他金属元素浓度的相关性较高、绝对值较大,既能够反映变速箱整体磨损状态,又便于检测,利用多个试验样本的润滑油Cu元素浓度光谱检测时序数据,可以对重载车辆变速箱进行可靠性评估;若失效阈值取定值,则失效阈值越大,同一时刻变速箱的可靠度越高;若失效阈值取随机分布,则失效阈值的离散度越大,可靠度随时间延长而降低的趋势越缓慢.当可靠度R大于0.9时,失效阈值的均值对可靠性评估结果的影响十分显著,同一时刻变速箱的可靠度随失效阈值标准差的增大而降低.将光谱分析与概率统计学结合进行变速箱可靠性评估方法研究,扩展了光谱分析技术的应用范围,具有创新性.