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汽车变速器齿轮故障诊断方法综述引言汽车变速器是汽车的重要组成部分，通过变速器的调节可以使汽车的运行速度和牵引力得到适当控制。
汽车变速器齿轮是变速器的主要传动部件，对于汽车行驶的安全性和行驶质量起着至关重要的作用。
齿轮故障是变速器故障中最为常见的一种，本文将对汽车变速器齿轮故障的诊断方法进行综述。
一、齿轮故障种类1.齿轮磨损：由于变速器的长期使用，齿轮表面不可避免地受损。
齿轮磨损主要分为轮齿面磨损和齿根磨损。
2.齿轮断裂：齿轮常常因为过载、冲击剧烈等发生断裂故障。
3.齿轮啮合不良：齿轮啮合不良会导致变速器发生异常响声、加速困难等问题。
1. 声音诊断法汽车变速器齿轮故障通常会产生异常的响声，因此通过听觉诊断可以初步判断是否产生了齿轮故障。
诊断者可以将耳朵靠近变速器，同时让汽车启动空转，听到变速器发出的声音是否异常。
2. 探伤针检查法对于轮齿面磨损、齿根磨损等齿轮表面损坏，诊断人员可以通过用探伤针在齿轮表面进行检查，判断是否存在凹坑或者磨损等问题。
同时，通过观察探伤针的力度，可以初步判断损坏的程度和范围。
3. 油液检查法变速器内部有润滑油，如果齿轮损坏，一般情况下润滑油是会出现颜色变黑、粘稠度变高等异常的情况。
如果发现润滑油异常，就可以初步判断是否发生了齿轮故障。
同时，人们可以通过对润滑油进行化学成分分析，判断是否存在金属颗粒等物质。
如果进行初步的诊断后，还无法确定齿轮故障，那么诊断人员可以选择对变速器进行拆解检查。
通过对影响齿轮工作的各个零部件进行检查，有助于确定齿轮损坏的位置和程度。
结论汽车变速器齿轮故障的诊断方法主要分为：声音诊断法、探伤针检查法、油液检查法、拆解检查法等。
通过以上的方式可以初步判断汽车变速器齿轮是否出现故障，为汽车维修提供参考。
研究生课程考核试卷科目：设备状态监测与故障诊断教师：谢志江教授姓名：徐卫刚学号：20110702043 专业：机械制造及其自动化类别：学术上课时间：2012 年 4 月至2012 年 6 月考生成绩：卷面成绩平时成绩课程综合成绩阅卷评语：阅卷教师(签名)重庆大学研究生院制1. 论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法1.1 齿轮啮合频率产生的机理每当一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，齿轮的啮合刚度就变化一次。
齿轮刚度的变化频率即啮合频率，是指齿数与旋转轴转动频率的乘积。
其计算公式为：6060***22112211n z n z f f z f z f z f z r r r z ==⇒===式中： 1z 、2z —主、从动齿轮的齿数；1n 、2n —主、从动齿轮的转速（r/min ）。
无论齿轮处于正常状态还是故障状态，在齿轮的振动信号中，啮合频率振动分量及其谐波始终都是存在的，但两种状态下的振动水平是有差异的。
经过分析得到齿轮啮合频率产生的原因主要有以下三个：（1）平均载荷的变化为了使两齿轮能够连续地传动，必须保证齿轮传动的重合度大于或等于相应重合度许用值，这些许用值都大于1。
一对齿轮在传动过程中，每个轮齿周期地进入和退出啮合。
齿轮传动的这种特点决定齿轮啮合区有两种：单齿啮合区和双齿啮合区。
在单齿啮合区内，全部载荷由一对轮齿承担；当一旦进入双齿啮合区，则载荷由两对轮齿按其啮合刚度(啮合轮齿在其啮合点处抵抗挠曲变形和接触变形的能力)的大小分配承担。
在单、双齿啮合区的交变位置，每对轮齿所承受的载荷将发生突变，由1个平均载荷变为0.5个平均载荷，再由0.5个平均载荷变为1个平均载荷，如此循环交替。
齿轮每转一圈，其载荷变化次数等于其齿数Z ，变化次数再乘以其转速（s r /）就是齿轮的啮合频率f z 。
齿轮传动时每个轮齿周期地进入和退出啮合的特点决定了平均载荷的变化是齿轮产生啮合频率的主要原因之一。
机械监测与诊断技术论文齿轮震动故障诊断与分析学院：机械与动力学院姓名：**学号：**********2015年11月4号齿轮振动故障诊断与分析一．齿轮典型故障介绍(1)磨损磨损包括磨粒磨损、腐蚀磨损和冲击磨损，磨粒磨损是常见的磨损形式，一般是由于齿的工作表面进入了金属微粒、尘埃和沙粒等所引起的齿面擦伤或者齿面材料脱落，是润滑不好的开式传动齿轮的主要故障类型。
齿轮磨损后，齿的厚度变薄，齿廓变形，侧隙变大，会造成齿轮动载荷增大，不仅会使振动和噪音加大，而且很可能导致断齿。
磨损故障大概占齿轮常见故障比例的10%。
(2)点蚀点蚀是减速箱等闭式齿轮传动系统中极其普遍的故障类型，约占齿轮常见故障比例的31%。
齿轮受啮合过程产生的循环交变应力会在表面产生微小疲劳裂纹，啮合时润滑油进入该裂纹中后被封口并受挤压产生高压，从而扩大了裂纹，最终导致齿轮表面金属的脱落形成麻点状小坑，这就是点蚀。
在齿轮表面硬度低于350HBS的闭式齿轮上，点蚀现象尤为常见。
点蚀的出现会加大齿轮表面的局部接触应力，导致点蚀现象的恶化，进而加剧齿轮啮合时的噪声、降低齿轮传动的精度。
(3)断齿断齿在齿轮故障类型中是最容易发生的，占齿轮常见故障比例的41%。
断齿故障有过载断齿、疲劳断齿和缺陷断齿三种，这里面又以疲劳断齿最为常见，它是由于齿轮工作受到周期性载荷，弯曲应力超过弯曲疲劳极限而在齿根处产生疲劳裂纹，裂纹渐渐扩大，当载荷的循环次数达到一定值时，就会致使轮齿折断。
断齿是所有齿轮故障中最严重的类型，经常会导致停工停产。
(4)胶合齿轮润滑良好时齿面间会保持一层润滑油膜作用，但是当载荷较大、齿面间压力大、工作转速高、工作表面温度较高时，润滑油膜被破坏，使金属齿面直接接触，相接触的金属材料在高温高压作用下发生粘着，相粘连的齿面由于相对滑动而被撕裂，在相对滑动方向形成划痕。
齿面的胶合故障，会加剧齿面的磨损程度和速度，从而使齿轮更加快速地失效。
这种故障类型占齿轮常见故障比例的10%。
简析机械齿轮故障的机理及其特性近几年来，我国的市场经济日益繁荣，科学技术水平不断提升，机械制造行业也进入了快速发展阶段。
在进行机械制造时，机械齿轮是重要的元件，如果齿轮出现了故障，就会影响机械制造的效率和水平，阻碍机械制造行业的可持续发展。
齿轮在出现故障时会发生振动，振动的频率不同，齿轮故障类型也不同，为了对齿轮故障进行精确分析，采用科学的应对举措，了解机械齿轮故障机理及其特性势在必行。
1 齿轮出现故障后的常见表现1.1 齿面破损在机械制造的过程中，会出现齿面破损的问题。
在机械制造的过程中，为了提高工作效率，加速齿轮运转，经常要应用润滑油等对齿轮进行润泽。
一些润滑油的质量较差，里面存在大量的污浊物体，当对齿轮添加润滑油时，润滑油中的污浊物体会进入到齿轮之中，加大齿轮之间的缝隙，导致齿面发生磨损，如果齿轮处在高速运转的状态下，润滑油中的污浊物甚至会导致齿轮的断裂。
1.2 齿面划痕在机械制造的过程中，会出现齿面划痕的问题。
在齿轮工作的过程中，轮齿会高速运转，而高速运转会产生大量的热量。
在齿轮的表面附着一层润滑油，一些润滑油对温度的敏感度比较高，当热量较多，温度较高时，齿轮表面润滑油的油膜会出现破裂的情况。
当油膜破裂之后，齿轮的两个齿面会粘结在一起，如果没有对齿面进行分离，齿面的划痕将持续加深，外部摩擦力将持续加大，阻碍齿轮的正常应用。
1.3 齿面剥落在机械制造的过程中，会出现齿面剥落的问题。
齿轮在应用过程中会呈现出不同的运动状态：第一种运动状态是滚动状态；第二种运动状态是滑动状态，摩擦力的方向不同，齿轮的运动方向也不尽相同。
当节点两侧摩擦力的作用方向相反，齿轮运动会受到一个水平的推力，齿面的两侧会出现不同的脉动情况，当脉动值超过齿面的预应力，就会使齿轮材料陷入疲乏状态，出现纵向裂纹和横向裂纹。
如果此时没有将齿轮换下，继续应用齿轮，就会扩大裂纹的纵深面积和水平扩散面，形成金属剥落结构。
在齿轮表面，经常可以看到金属脱落，出现坑洼的现象，这一现象就被称为齿面点蚀，如果点蚀的面积持续扩大，连成了一片，齿轮的表面材料就会发生整体脱落。
一、论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法一、齿轮啮合频率的机理由齿轮传动理论可知，渐开线齿廓齿轮在节点附近为单齿啮合，而在节线的两边为双齿啮合，啮合区的大小则由重叠系数ε决定。
因此，每对轮齿在啮合过程中承受的载荷是变化的，从而引起齿轮的振动，另外，一对轮齿在啮合过程中两齿面的相对滑动速度和摩擦力均在节点处改变方向，引起齿轮的振动.这两者形成了啮合频率fz 及其谐波Nfz ，其计算式为:60z nZf =式中 Z ——齿轮的齿数；n ——轴的转速，/min r 。
60z nZNf N =⋅式中N —自然数，1，2，3，……。
N=1称为基波，即啮合频率；N = 2，3，……时，称为二次，三次…谐波。
啮合频率fz 及其谐波Nfz 的频谱特点：①初始状态，啮合颇率的幅值最高，各次谐波的幅值依次减小(图1的实线部分)；②随着齿轮磨损的增加，渐开线齿廓逐渐受到破坏，使齿轮振动加剧，此时啮合频率及其各次谐波的幅值逐渐增大，而且各次谐波幅值的增加比啮合频率快得多(图中虚线所示)； ③磨损严重时，二次谐波幅值超过啮合频率幅值。
图1 啮合频率及其谐波图2 严重磨损时的啮合频率及其二次谐波由频谱图上啮合频率及其谐波幅值的增量可判断出齿轮的磨损程度。
啮合频率分析：（1）负载和啮合刚度的周期性变化负载和啮合刚度的变化可用两点来说明：一是随着啮合点位置的变化，参加啮合的单一齿轮的刚度发生了变化，二是参加啮合的齿数在变化。
如渐开线直齿轮，在节点附近是单齿啮合，在节线两侧某部位开始至齿顶、齿根区段为双齿啮合。
显然，在双齿啮合时，整个齿轮的载荷由两个齿分担，故此时齿轮的啮合刚度就较大；同理单齿啮合时，载荷由一个齿承担，此时齿轮的啮合刚度较小。
从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，齿轮的负载和啮合刚度就变化一次，所以齿轮的负载和啮合刚度周期性变化的频率与齿轮旋转频率成整数倍关系。
（2）节线冲击的周期性变化齿轮在啮合过程中，轮齿表面既有相对滚动，又有相对滑动。
齿轮故障分析及诊断方法的比较[摘要]这里对齿轮故障机理进行了分析，揭示了齿轮振动信号的故障特征。
对时域分析法、频域分析法、频谱包络分析法、时延相关解调法、小波滤波分析法等故障诊断方法进行了分析比较。
[关键词] 故障诊断时域分析频域分析小波分析一、齿轮故障机理及其振动主要特征齿轮箱是各类机械的变速传递部件。
造成齿轮箱故障的原因，主要是由于设计不当，制造不良和维护操作不善引起的。
常见的齿轮失效形式有四种:即断裂、磨料磨损、粘附磨损或擦伤、以及疲劳剥落。
1．断裂和磨料磨损失效。
齿轮承受载荷，如同悬臂梁，其根部的弯曲应力最大。
由于过载，特别是冲击载荷，会引起整个齿与其相应部分断裂。
当周期性的应力过高时，也会引起疲劳断裂。
当轮齿工作面间有金属微粒、金属氧化物或其他磨料存在时，会引起磨料磨损。
2．齿面引起粘附磨损或擦伤失效。
这种擦伤是两个啮合的齿面在相对滑动时油膜破裂。
在摩擦和表面压力的作用下产生高温，使接触区内的金属局部熔焊继之以撕裂的现象。
在齿面的滑动方向上可以看到粗糙的、高低不平的条纹，严重时可以看到表面层熔化的迹象。
一般，润滑油粘度过低、转速过低、运行温度过高、齿面上单位面积载荷过大、相对滑动速度过高、以及接触面积过小，均会使油膜易于破裂而造成齿面擦伤。
3．齿面剥落失效。
当齿面的接触应力超过材料允许的疲劳极限时，在表面层开始产生微细的裂纹，继之由小块剥落扩大造成挣开剥落，当剥落的面积不断增大时，齿面上剩余的有效工作面积无法再继续承担外部载荷，从而使整个齿产生断裂。
4．齿面疲劳裂纹失效。
齿轮在啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动。
因此齿面的疲劳裂纹是由于两种应力综合作用的结果。
在滚动中，齿面接触区内的正压力使表面层深处产生剪应力，当此剪应力最大值超过材料的强度极限时，开始出现裂纹。
另一方面，齿面的相对滑动，又会使表面产生拉应力。
齿轮箱装置在运行中与其运行状态有关的征兆由温度、噪声、振动、润滑油中磨损物的含量及形态、齿轮传动轴的扭转振动和扭矩、齿轮齿根应力分布等构成。
齿轮故障诊断的理论问题与实践齿轮故障诊断是一门重要的工程科学，它与运转平稳以及精确控制有着密切的关系。
在实际的工程运行过程中，齿轮的故障诊断一直是传动系统的重要问题之一，它不仅关系到运转的安全、可靠性和经济性，同时也关系着传动系统的维护和保养。
而对齿轮故障诊断的理论研究和实践技术的提高，将会增强传动系统的可靠性和安全性，有效的支持传动系统的各种应用，并且缩短故障的维修和恢复时间，从而节省相关的经费。
一、齿轮故障诊断的理论原理齿轮故障诊断是基于一系列理论原理的解决方法，而这些理论原理来源于精密机械科学和工程力学原理，主要包括振动分析、声学频谱分析、强迫振动和历元变换等。
振动分析是通过获取、分析振动信号，从而分析出齿轮故障的有效方法。
声学频谱分析是分析齿轮故障特征频率所含的关键原理，通过它可以判断出故障类型和存在位置，以期提高故障诊断的准确性。
强迫振动分析是通过模拟齿轮故障的不同频率变化，来得出其响应的变化情况，从而推断出齿轮故障的存在。
最后，历元变换是通过对齿轮故障信号的分析，以及比较信号的形状和特性，来辨别故障的存在。
二、齿轮故障诊断的实践应用在实际的齿轮故障诊断中，主要分为两大方面：离线和在线检测。
离线检测主要用于对已经停止运转的设备进行检测，采用拆卸、组装等方式，测量检测参数，根据检测结果进行维修，此时需要维护人员具备一定的技术和经验水平。
而在线检测则采用自动化的方式，通过振动测量、温度测量等方式检测齿轮故障，这种检测方式准确、安全、简便，且可以实现实时监控。
通过相应的设备，它可以实时诊断传动系统运行时的振动和温度情况，从而预警传动系统可能出现的故障，从而减少故障维修的时间和经费。
三、齿轮故障诊断技术的发展趋势随着计算机技术的发展和先进的测量仪器的出现，齿轮故障诊断的技术也将会得到显著的改善。
计算机技术的应用可以提高检测的准确性，将数据准确存储和分析，从而更好的发现齿轮故障；而先进的测量仪器，则可以提供更为详细的测量数据，从而准确诊断齿轮故障。
论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法齿轮啮合频率是指齿轮齿数之比乘以齿轮转速之差，它是齿轮啮合过程中产生的基本频率。
齿轮啮合频率产生的机理主要有以下几个方面：1.齿轮齿数之比：齿轮齿数之比是齿轮啮合频率的主要决定因素。
齿轮啮合频率与齿数之比成正比，齿数越多，啮合频率越高。
2.齿轮转速之差：齿轮啮合频率还与齿轮转速之差有关。
当齿轮转速之差增大时，啮合频率也会相应增加。
3.齿白度：齿轮啮合过程中，齿轮齿面的齿白度是产生啮合频率的重要因素。
如果齿轮齿面的齿白度不均匀，会引起齿轮啮合频率的变化。
齿轮故障诊断方法主要有以下几种：1.声音诊断法：通过听齿轮啮合过程中的声音，判断是否存在异常声音。
异常声音可能是因为齿轮齿面磨损、齿面接触不良等故障引起的。
2.振动诊断法：通过测量齿轮转动时的振动信号，判断齿轮是否存在故障。
齿轮故障会引起振动信号的变化，通过对振动信号的分析和比较，可以判断齿轮的故障类型和程度。
3.温度诊断法：通过测量齿轮表面的温度变化，来判断齿轮是否存在故障。
齿轮故障会导致齿轮表面的摩擦产生热量，从而引起温度的升高。
4.油液分析法：通过对齿轮箱中的润滑油进行分析，判断齿轮是否存在故障。
齿轮故障会导致润滑油中金属颗粒和其他杂质的含量增加，通过分析润滑油的成分和性质，可以判断故障的类型和程度。
5.振弦诊断法：通过在齿轮上安装振弦传感器，采集齿轮振动信号，并通过信号分析来判断齿轮是否存在故障。
振弦传感器可以感知齿轮振动的幅值、频率等特征，通过与正常状态下的信号进行比较，可以判断故障的类型和程度。
综上所述，齿轮啮合频率是齿轮啮合过程中产生的基本频率，其机理主要与齿轮齿数之比、齿轮转速之差以及齿白度等因素有关。
针对齿轮故障的诊断方法包括声音诊断法、振动诊断法、温度诊断法、油液分析法以及振弦诊断法等。
这些方法可以通过检测齿轮的声音、振动、温度变化以及润滑油中的杂质等特征，来判断齿轮是否存在故障以及故障的类型和程度。
齿轮的故障诊断齿轮的故障诊断一、齿轮的常见故障齿轮是最常用的机械传动零件，齿轮故障也是转动设备常见的故障。
据有关资料统计，齿轮故障占旋转机械故障的10.3%。
齿轮故障可划分为两大类，一类是轴承损伤、不平衡、不对中、齿轮偏心、轴弯曲等，另一类是齿轮本身（即轮齿）在传动过程中形成的故障。
在齿轮箱的各零件中，齿轮本身的故障比例最大，据统计其故障率达60%以上。
齿轮本身的常见故障形式有以下几种。
1. 断齿断齿是最常见的齿轮故障，轮齿的折断一般发生在齿根，因为齿根处的弯曲应力最大，而且是应力集中之源。
断齿有三种情况：①疲劳断齿由于轮齿根部在载荷作用下所产生的弯曲应力为脉动循环交变应力，以及在齿根圆角、加工刀痕、材料缺陷等应力集中源的复合作用下，会产生疲劳裂纹。
裂纹逐步蔓延扩展，最终导致轮齿发生疲劳断齿。
②过载断齿对于由铸铁或高硬度合金钢等脆性材料制成的齿轮，由于严重过载或受到冲击载荷作用，会使齿根危险截面上的应力超过极限值而发生突然断齿。
③局部断齿当齿面加工精度较低、或齿轮检修安装质量较差时，沿齿面接触线会产生一端接触、另一端不接触的偏载现象。
偏载使局部接触的轮齿齿根处应力明显增大，超过极限值而发生局部断齿。
局部断齿总是发生在轮齿的端部。
2. 点蚀点蚀是闭式齿轮传动常见的损坏形式，一般多出现在靠近节线的齿根表面上，发生的原因是齿面脉动循环接触应力超过了材料的极限应力。
在齿面处的脉动循环变化的接触应力超过了材料的极限应力时，齿面上就会产生疲劳裂纹。
裂纹在啮合时闭合而促使裂纹缝隙中的油压增高，从而又加速了裂纹的扩展。
如此循环变化，最终使齿面表层金属一小块一小块地剥落下来而形成麻坑，即点蚀。
点蚀有两种情况：①初始点蚀（亦称为收敛性点蚀）通常只发生在软齿面（HB＜350）上，点蚀出现后，不再继续发展，甚至反而消失。
原因是微凸起处逐渐变平，从而扩大了接触区，接触应力随之降低。
②扩展性点蚀发生在硬齿面（HB＞350）上，点蚀出现后，因为齿面脆性大，凹坑的边缘不会被碾平，而是继续碎裂下去，直到齿面完全损坏。
一、论述齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法一、齿轮啮合频率的机理由齿轮传动理论可知，渐开线齿廓齿轮在节点附近为单齿啮合，而在节线的两边为双齿啮合，啮合区的大小则由重叠系数ε决定。
因此，每对轮齿在啮合过程中承受的载荷是变化的，从而引起齿轮的振动，另外，一对轮齿在啮合过程中两齿面的相对滑动速度和摩擦力均在节点处改变方向，引起齿轮的振动.这两者形成了啮合频率fz 及其谐波Nfz ，其计算式为:60z nZf =式中 Z ——齿轮的齿数；n ——轴的转速，/min r 。
60z nZNf N =⋅式中N —自然数，1，2，3，……。
N=1称为基波，即啮合频率；N = 2，3，……时，称为二次，三次…谐波。
啮合频率fz 及其谐波Nfz 的频谱特点：①初始状态，啮合颇率的幅值最高，各次谐波的幅值依次减小(图1的实线部分)；②随着齿轮磨损的增加，渐开线齿廓逐渐受到破坏，使齿轮振动加剧，此时啮合频率及其各次谐波的幅值逐渐增大，而且各次谐波幅值的增加比啮合频率快得多(图中虚线所示)； ③磨损严重时，二次谐波幅值超过啮合频率幅值。
图1 啮合频率及其谐波图2 严重磨损时的啮合频率及其二次谐波由频谱图上啮合频率及其谐波幅值的增量可判断出齿轮的磨损程度。
啮合频率分析：（1）负载和啮合刚度的周期性变化负载和啮合刚度的变化可用两点来说明：一是随着啮合点位置的变化，参加啮合的单一齿轮的刚度发生了变化，二是参加啮合的齿数在变化。
如渐开线直齿轮，在节点附近是单齿啮合，在节线两侧某部位开始至齿顶、齿根区段为双齿啮合。
显然，在双齿啮合时，整个齿轮的载荷由两个齿分担，故此时齿轮的啮合刚度就较大；同理单齿啮合时，载荷由一个齿承担，此时齿轮的啮合刚度较小。
从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，齿轮的负载和啮合刚度就变化一次，所以齿轮的负载和啮合刚度周期性变化的频率与齿轮旋转频率成整数倍关系。
（2）节线冲击的周期性变化齿轮在啮合过程中，轮齿表面既有相对滚动，又有相对滑动。
主动轮带动从动轮旋转时，主动轮上的啮合点从齿根移向齿顶，啮合半径逐渐增大，速度渐次增高；而从动轮上的啮合点是由齿顶移向齿根，啮合半径逐渐减小，速度渐次降低。
两轮齿齿面在啮合点的速度差异就形成了主动轮和从动轮的相对滑动。
在主动轮上，齿根和节点之间的啮合点速度低于从动轮上的啮合点速度，因此滑动方向向下；在节点处，因为两轮上的啮合点速度相等，相对滑动速度为零。
因此，摩擦力在节点处改变了方向，形成节线冲击。
由以上分析可知，从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，发生两次节点冲击，所以节线冲击发生的频率与齿轮旋转频率成整数倍关系。
（3）齿轮运转时，其振动频谱上都含有啮合频率及其谐波分量。
随着齿轮的磨损，频谱上的啮合频率及其各次谐波都会上升，即幅值增大。
但值得注意的是，啮合频率高次谐波的幅值要比基波的幅值上升得快。
啮合频率是齿轮振动中比较突出的成分，它既是齿轮齿廓磨损的一个灵敏指标，同时齿面上产生点蚀、剥落等损伤也会在啮合频率及各次谐波成分上表现出来。
对于一对新齿轮来说，其频谱的整个振动能量水平较低，啮合频率的基波及其第二、三次谐波幅值依次减小。
对于具有中等点蚀故障的齿轮，其频谱随着点蚀的增加，整个谱的水平都随之增加，且啮合频率高次谐波幅值将超过基波。
另一个特点是啮合频率的二次谐波两边的边频带愈加丰富。
当齿面出现重度点蚀时，谱噪声总量急剧上升，且啮合频率的谐频延伸到七次以上。
啮合频率分析也有其不足之处，它毕竟是众多齿轮振动能量的平均值，因此在局部轮齿呈现损伤时，其幅值的增长就不那么明显，只有大多数轮齿受到磨损或出现点蚀、剥落等损坏时才有明显的增量。
当齿轮发生故障时，振动信号常会发生调制现象而产生调制波(调幅波和调频波)，其载频为啮合频率及其谐波或另一些高频成分，而故障的振动频率即为调制信号。
二、齿轮传动装置故障基本形式对齿轮传动装置的零件失效情况的统计表明，齿轮和轴承的失效比重最大，分别为 60%和 19%。
因此，就齿轮传动装置的故障诊断而言，其重点是研究齿轮和轴承的失效机理和诊断方法。
准确地提取各种典型故障的特征是进行齿轮传动装置故障诊断的关键。
根据提取的故障信号的特征，提出行之有效的诊断方法，这样就为齿轮传动装置智能诊断系统的研制打下良好的基础。
2.1 齿形误差当齿轮发生齿形误差时，频谱产生以啮合频率及其高次谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制现象，谱图上在啮合频率及其倍频附近产生幅值小且稀疏的边频带；解调谱上出现转频阶数较少，一般以一阶为主。
而当齿形误差严重时，由于激振能量较大，产生以齿轮各阶固有频率为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的齿轮共振频率调制现象。
2.2 齿面均匀磨损在齿轮齿面磨损失效中，当属于均匀磨损的性质时，一般不形成轮齿齿形的局部大改变，其箱体振动信号的特征也和齿形误差不同，表现为啮合频率及其高次谐波的幅值明显增大，但一般不产生明显的调制现象。
齿轮均匀磨损时由于无冲击振动信号产生，所以不会出现明显的调制现象。
当磨损发展到一定程度时，啮合频率及其各阶谐波幅值明显增大，而且阶数越高，谐波增大的幅度越大。
同时，振动能量有较大幅度的增加。
2.3 箱体共振齿轮传动装置箱体共振是一种严重的故障形式，一般是由于受到箱体以外的其它激励的响，激发了箱体的固有频率，形成共振。
外部激励一定是振动能量较大的激励源。
2.4 轴的弯曲轴轻度弯曲时，在齿轮传动中将导致齿形误差，形成以啮合频率及其倍频为载波频率，以齿轮所在轴转频为调制频率的啮合频率调制现象，如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对啮合频率调制。
但一般谱图上边带数量少而稀，它与齿形误差虽有类似的边带，但其向振动能量明显加大。
轴严重弯曲时，时域有明显的冲击振动，以一定的时间间隔出现，冲击持续了整个周期的1/3以上，这与单个断齿和集中型故障产生的冲击振动有明显区别，这是轴严重弯曲造成的齿轮啮合过程中连续多次冲击振动构成的一次大的冲击过程。
当冲击能量很大时激励起箱体的固有频率，振幅很大。
轴严重弯曲振动能量很大，为一种严重故障，产生箱体共振调制现象。
轴严重弯曲时，形成以啮合频率及其倍频、齿轮固有频率、箱体固有频率为载波频率，以齿轮所在轴转频为调制频率的啮合频率调制现象，如果弯曲轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对啮合频率调制。
谱图上边带数量较宽，轴向振动能量明显加大。
2.5 断齿断齿是齿轮失效的一种严重形式，也是常见的失效形式之一，其中多数断齿为疲劳断齿。
断齿时域表现为幅值很大的冲击型振动，频率等于有断齿轴的转频。
而频域上，在啮合频率及其高次谐波附近出现间隔为断齿轴转频的边频带；边频带一般数量多、幅值较大、分布较宽。
解调谱中常出现转频及其高次谐波，甚至出现 10 阶以上。
同时由于瞬态冲击能量大，时常激励起固有频率，产生固有频率调制现象。
2.6 轴不平衡轴有较严重的不平衡时，在齿轮传动中将导致齿形误差，形成以啮合频率及其倍频为载波频率，以齿轮所在轴转频为调制频率的啮合频率调制现象，但一般谱图上边带数量少而稀。
但在谱图中其有故障轴的转频成分明显加大。
2.7 轴向窜动轴向窜动也是齿轮传动装置常见的一种故障形式。
此时，时域表现为频率与有故障轴上相啮合的两对齿轮中较大的啮合频率相等，一周内有正负各一次大的尖峰冲击振动，频域中啮合频率幅值明显增大。
2.8 轴承疲劳剥离和点蚀在齿轮传动装置中，滚动轴承也是引起齿轮传动装置故障的主要原因。
滚动轴承常见的故障就是内、外环和滚动体出现点蚀和疲劳剥落。
滚动轴承内外环及滚动体疲劳剥落和点蚀后，在其频谱中高频区外环固有频率附近出现明显的调制峰群，产生以外环固有频率为载波频率，以轴承通过频率为调制频率的固有频率调制现象。
由于滚动轴承产生的振动在传动箱中与齿轮振动相比能量较小，解调谱中调制频率幅值较小，一般只出现一阶。
三、诊断方法在各种齿轮故障的检测方法中，以振动检测为基础的齿轮故障检测方法具有测量简便、实时性强等优点，是现今齿轮故障检测方法中较为有效的一种。
振动和噪声信号是齿轮故障特征信息的载体。
目前能够通过各种信号传感器，放大器及其他测量仪器，很方便地测量出齿轮箱的振动和噪声信号，通过各种分析和处理，提取其故障特征信息，从而诊断出齿轮的故障。
齿轮正常运行时，一般其振动信号是平稳信号，信号频率成分有各轴的转动频率和齿轮的啮合频率等。
以振动与噪声为故障信息载体来进行齿轮的精密检测，目前常用的信号分析处理方法有以下几种：1) 时域分析法，包括时域波形、调幅解调、相位解调等；2) 频域分析法，包括功率谱、细化谱；3) 倒频谱分析法；4) 包络分析法；5) 小波分析法在此仅针对齿轮振动的特点介绍其中最常用的几种分析方法:（1）时域分析法包括时域波形、调幅解调、调相解调等。
在状态监测和故障诊断的过程中，我们常常会直接利用振动时域信号进行分析并给出结果，这是最简单且最直接的方法，特别是当信号中明显含有简谐成分、周期成分或瞬时脉冲成分时更为有效。
当然这种方法要求分析人员具有比较丰富的实际经验。
振动时域波形是一条时间历程的波动曲线。
根据测量所用传感器类型的不同，曲线的幅值可代表位移、速度或加速度。
进行波形分析时，主要采用如下特征量，也称示性指标：（1）振动幅值，振动幅值包括峰值、有效值（均方根值）和平均幅值，其中峰值又分为零峰值和峰-峰值。
（2）振动周期与频率，不同的故障源通常会产生不同频率的机械振动，因此频率分析在故障诊断中占有十分重要的地位。
（3）相位，在实际应用中，相位主要用于比较不同振动运动之间的关系，或确定一个部件相对于另一个部件的振动状况。
通常不同振源产生的振动具有不同相位。
（4）其它指标为了有效描述复杂的振动，在实际应用中也经常使用一些示性指标如：偏度、峭度，有时还需要利用一些无量纲示性指标来完成诊断或进行趋势分析，如：峰态因数、波形因数、脉冲因数、峰值因数、裕度因数等无量纲示性指标。
它们的诊断能力由大到小依次为：峰态因数----裕度因数----脉冲因数----峰值因数-----波形因数。
（2）频域分析法频谱分析包括功率谱、细化谱，是在频域中对原信号分布情况的描述，通常能够提供比时域波形更加直观的特征信息。
因此频谱〔包括功率谱和幅值谱等）被广泛用作为故障诊断的依据。
频谱可以通过傅里叶变换的方式获取。
值得一提的是，机器振动频谱中，有些振动分量虽然较大，但不随时间而变化，对机器的正常运行也不会构成什么威胁。
相反有一些幅值较小，但增长很快的频率分量却往往预示着故障的产生和发展，应该引起足够的重视。
（3）倒频谱分析法齿轮振动的频谱通常主要表现为啮合频率及谐波的边带，这种边带的产生是齿轮轴的转频调制齿轮轴的啮合频率而产生。
