机械工业的发展是衡量一个国家经济发展水平和科学技术水平的重要标志。《工程机械行业“十四五”发展规划》中表明将实施包括工程机械产品可靠性提升工程在内的六大产业化创新工程，进步提升工程机械产品质量。在我国机械工业不断发展成熟的过程中，重大机械产品和设备的安全性，可靠性视为重中之重。

齿轮作为众多机械设备中重要的动力传递装置一直被广泛使用，例如航空航天，矿山，冶金，风电，农机等机械设备之中。齿轮的健康状态关乎整个设备的运行状况，一旦发生故障就会影响设备的生产效率，严重的会使整个系统陷入停滞状态，甚至导致安全事故的发生。

美军调查研究发现，由于机械故障导致的直升机飞行事故中 68%的事故是因为动力和传动系统发生故障所导致的，且维修费用占总维修费用的 58，在风电机组中由于齿轮箱机械故障原因复杂，很难迅速排除，导致修理故障的时间较长，占故障总处理时间的 73%。

有统计资料表明，齿轮故障占所有机械传动故障的 80%，占所有旋转机械故障中的 10%:占齿轮箱故障的 60%。

因此现代的重要机械设备大多开发配备了状态监测系统，工作人员时刻关注记录着如齿轮箱等设备中重要装置的运行状态，能够及时发现异常并排除故障，从而降低经济损失和避免事故的发生。对于齿轮箱的状态监测及故障诊断具有重要的工程意义，迫切需要更多更有效的方法应用于齿轮箱故障诊断之中。

目前主要依据在齿轮箱体外部采集的振动信号进行轮箱故障诊断， Saol等通过“齿轮-轴-轴承-轴承座-金属板”多界面传递损耗实验，发现齿轮冲击振动能量在通过多个界面时会有传递损耗，在齿轮界面的损失就占总能量的 99.98%。

Smith 冲击实验中分别在齿轮箱箱体和转轴的位置布置振动传感器，结果表明，箱体位置的振动响应远小于转轴位置。当复杂的机械结构或系统受到各种不同的振动激励时，每种激励源产生的振动和噪声会通过自身多个不同的传递路径传递到响应点被传感器所感知到。

然而，齿轮箱内部不仅有多个齿轮，还包含了轴，轴承等不同零件，当齿轮箱运转时，这些零件都将成为激励源。另外，这些零件互相之间还可能构成多个传递路径，将振动信号传递到箱体外部。

振动传感器在箱体外部某个位置采集到的广域信号，包含了内部多个激励源产生的振动，而且在不同的传递路径上会引起时间延迟与局部共振等使得信号被改变，非线性交叉耦合。信号传递过程中，信号能量也被削 弱耗散。

综上所述，在箱体上采集的广域振动信号由于在经过多条传递路径上的能量耗散和交叉耦合以后，通常齿轮的故障特征不再明显而被淹没在噪声当中，齿轮剥落故障在早期发生时若基于齿轮箱体的振动信号进行诊断难以被发现和准确识别。

因此本文提出基于齿轮端面两轴振动加速度局域强信号的齿轮剥落故障诊断方法获取主动齿轮和被动齿轮轮体上信噪比较高的加速度局域强信号作为故障诊断的基础，能够降低传递路径中的能量耗散以及噪声干扰，同时利用局域强信号中的重力加速度分量获得齿轮的转角信号，计算齿轮副的动态传动误差，然后基于平稳化后的角域动态传动误差进行故障诊断，实现故障特征的提取，对齿轮故障诊断具有重要的理论意义和工程价值。

齿轮箱中主要包含的零件有轴承，传动轴和齿轮。轴承外圈与箱体配合，内圈与传动轴配合，传动轴与齿轮配合，由于轴承的支撑作用，传动轴和齿轮平稳的进行转动。

各个传动轴之间通过齿轮的合进行动力和转矩的传递，若电机驱动齿轮箱中的输入轴和轴上的主动齿轮进行转动，但没有被动齿轮与主动齿轮进行啮合传动，则输入轴上的主动齿轮相当于一个绕轴进行转动的刚性圆盘转子，所以可将圆盘转子转动和齿轮啮合转动之间的关系简化，如图所示。

齿轮合时最主要的运动形式还是绕轴进行转动，但相比于圆盘转子转动增加了因轮齿间啮合振动带来的影响，而啮合振动主要因刚度激励，误差激励和啮合冲击激励等内部激励产生。