齒輪作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心零件之一，被廣泛用于航空航天、風(fēng)力發(fā)電、工程機(jī)械、游樂(lè)設(shè)施以及儀器儀表等多個(gè)領(lǐng)域，常常工作在高載荷、周期運(yùn)行的極端復(fù)雜工況中，極易發(fā)生各種故障，對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行和結(jié)構(gòu)安全造成影響。由于齒輪安裝精密，拆卸不易，因此需要采用快速有效的監(jiān)測(cè)及檢測(cè)手段來(lái)判斷齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，確保齒輪的安全運(yùn)行。
目前針對(duì)齒輪箱的監(jiān)測(cè)手段主要有振動(dòng)檢測(cè)、油液監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)以及聲發(fā)射檢測(cè)等技術(shù)。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，振動(dòng)檢測(cè)可采集大量的信息，傳感器安裝方便，但是不便排除低頻干擾，不易發(fā)現(xiàn)齒輪早期故障；油液監(jiān)測(cè)通過(guò)對(duì)齒輪箱的潤(rùn)滑油進(jìn)行理化分析、污染測(cè)試來(lái)判斷齒輪的磨損狀態(tài)，但是無(wú)法對(duì)脂狀潤(rùn)滑油進(jìn)行測(cè)試，且無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；溫度監(jiān)測(cè)具有滯后性，無(wú)法進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。
聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)
是一種成熟的技術(shù)手段，作為實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，能夠在旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)，具有實(shí)時(shí)性和連續(xù)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，可以反映出聲源動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)齒輪早期故障。將聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于齒輪箱等設(shè)備的監(jiān)測(cè)診斷，對(duì)減少停工和降低維護(hù)成本極其有效。
齒輪的故障類型
常見(jiàn)齒輪箱中的齒輪包括直齒輪、斜齒輪以及行星齒輪。這些齒輪發(fā)生故障的原因包括制造時(shí)產(chǎn)生的誤差、裝配不良、潤(rùn)滑不當(dāng)以及長(zhǎng)時(shí)間處于惡劣工況中，產(chǎn)生的故障主要有斷齒（占比約41%）、點(diǎn)蝕（占比約31%）、磨損（占比約10%）、裂紋與劃痕（占比約10%）等類型。
齒輪故障的聲發(fā)射檢測(cè)原理
材料表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，會(huì)快速釋放應(yīng)變能產(chǎn)生彈性波，發(fā)生聲響，稱為聲發(fā)射。齒輪聲發(fā)射檢測(cè)原理如圖1所示，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)及故障產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)傳播到齒輪箱表面被聲發(fā)射傳感器接收，再經(jīng)過(guò)一系列的信號(hào)處理技術(shù)，最終得到齒輪的運(yùn)行狀態(tài)。
圖1 齒輪聲發(fā)射檢測(cè)原理示意
從微觀來(lái)看，齒輪是金屬材料，金屬材料中聲發(fā)射的來(lái)源跟晶體有關(guān)，晶體中的塑性變形、斷裂、相變和磁效應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射。在無(wú)故障齒輪的傳動(dòng)過(guò)程中，聲發(fā)射往往由齒輪表面粗糙接觸帶來(lái)的彈性變形引起。在故障狀態(tài)下，裂紋會(huì)因齒輪傳動(dòng)的應(yīng)力變化而產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)；表面的點(diǎn)蝕、磨損等會(huì)改變齒輪表面粗糙度和接觸時(shí)的受力狀態(tài)，從而產(chǎn)生與無(wú)故障狀態(tài)下不同的聲發(fā)射信號(hào)。齒輪傳動(dòng)時(shí)的粗糙接觸是齒輪嚙合產(chǎn)生的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)，研究人員將粗糙接觸分為滑動(dòng)接觸和滾動(dòng)接觸，連續(xù)型聲發(fā)射信號(hào)一般由滑動(dòng)接觸產(chǎn)生，而滾動(dòng)接觸是產(chǎn)生突發(fā)型聲發(fā)射信號(hào)的原因。
齒輪故障聲發(fā)射檢測(cè)研究現(xiàn)狀
1、齒輪運(yùn)行參數(shù)對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的影響
齒輪的運(yùn)行常常伴隨著載荷、轉(zhuǎn)速、環(huán)境溫度以及潤(rùn)滑狀態(tài)的變化，對(duì)于這些因素如何影響聲發(fā)射信號(hào)，許多學(xué)者進(jìn)行了大量研究。
TAN等探討了部分彈流潤(rùn)滑下直齒圓柱齒輪的聲發(fā)射與載荷、速度和粗糙度之間的關(guān)系。通過(guò)試驗(yàn)觀察到：在等溫條件下，負(fù)載對(duì)聲發(fā)射RMS（有效值電壓）值的影響極小，而齒輪轉(zhuǎn)速對(duì)聲發(fā)射RMS值有顯著影響，RMS值隨轉(zhuǎn)速增大而增大。根據(jù)彈性流體力學(xué)理論，速度的增加會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑膜更厚（從而減少粗糙接觸），TAN等將觀察到的試驗(yàn)現(xiàn)象歸因于粗糙接觸的較高應(yīng)變率，認(rèn)為在低速范圍下提高轉(zhuǎn)速時(shí)增加的聲發(fā)射RMS值大于在高速范圍內(nèi)提高轉(zhuǎn)速時(shí)增加的RMS值，甚至可能在某個(gè)時(shí)候，聲發(fā)射水平會(huì)降低，因?yàn)樵诟咚俣认碌臐?rùn)滑膜效應(yīng)對(duì)RMS值的影響將大于較高應(yīng)變率的粗糙接觸對(duì)RMS值的影響。
在TAN的其他研究中，對(duì)有故障齒輪的變速箱進(jìn)行了聲發(fā)射測(cè)量試驗(yàn)，以探究溫度、油膜厚度和聲發(fā)射RMS值之間的關(guān)系。試驗(yàn)觀察到幅值最大的聲發(fā)射脈沖并不總是由故障齒嚙合產(chǎn)生。試驗(yàn)認(rèn)為溫度會(huì)改變潤(rùn)滑劑粘度，從而改變潤(rùn)滑膜厚度。試驗(yàn)還觀察到在潤(rùn)滑油溫度達(dá)到平衡之前，聲發(fā)射RMS值在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)變化很大。分析發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)相反的效應(yīng)，即：一方面隨著溫度的升高，潤(rùn)滑膜厚度減小，從而出現(xiàn)更多的粗糙接觸；另一方面，嚙合表面由于磨損而接觸時(shí)，其粗糙度會(huì)降低。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)當(dāng)潤(rùn)滑劑溫度不變時(shí)，外加載荷對(duì)聲發(fā)射RMS值的影響不大。
HAMZAH等在特定油膜厚度對(duì)直齒輪和斜齒輪聲發(fā)射的影響的研究中，試驗(yàn)觀察到RMS值隨著特定薄膜厚度的增大而減小，其對(duì)此的解釋是薄膜厚度增大會(huì)導(dǎo)致粗糙接觸減少。在相同的試驗(yàn)條件下，正齒輪的比膜厚值高于斜齒輪的。兩種齒輪的比膜厚值都隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大，但斜齒輪比膜厚值的增大量小于直齒輪的。關(guān)于負(fù)載的影響，對(duì)正齒輪和斜齒輪的試驗(yàn)表明，隨著負(fù)載的增加，聲發(fā)射RMS值持續(xù)增大。他們將這些結(jié)果歸因于彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑條件下載荷對(duì)潤(rùn)滑油膜厚度的影響，較高的載荷會(huì)產(chǎn)生較薄的潤(rùn)滑膜，從而產(chǎn)生更多的粗糙接觸和聲發(fā)射活動(dòng)。
在對(duì)行星齒輪的相關(guān)研究中，VICUNA等介紹了溫度、負(fù)載和轉(zhuǎn)速對(duì)無(wú)故障行星齒輪聲發(fā)射的影響，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)聲發(fā)射RMS值隨著溫度升高而變化很大；轉(zhuǎn)速對(duì)行星齒輪聲發(fā)射的影響很大，在較低轉(zhuǎn)速下，載荷對(duì)聲發(fā)射的影響可能很大；在較高的轉(zhuǎn)速下，負(fù)載影響被轉(zhuǎn)速影響所掩蓋。NOVOA等發(fā)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速下的聲發(fā)射活性不僅受載荷的影響，還受潤(rùn)滑劑粘度的影響，在相同的載荷和轉(zhuǎn)速條件下，當(dāng)行星齒輪箱中含有較低粘度的潤(rùn)滑劑時(shí)，聲發(fā)射活性增加，因?yàn)榈驼扯鹊臐?rùn)滑劑生成的潤(rùn)滑膜較??；還發(fā)現(xiàn)在高速范圍內(nèi)增加轉(zhuǎn)速比低速下增加轉(zhuǎn)速對(duì)聲發(fā)射的影響更大。
綜上所述，轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑油粘稠度、負(fù)載和溫度等運(yùn)行條件會(huì)通過(guò)改變潤(rùn)滑油膜厚度和粗糙接觸率影響聲發(fā)射的產(chǎn)生，但是對(duì)具體如何影響的結(jié)論卻不一定一致，這可能是因?yàn)樵囼?yàn)條件的不一致，齒輪類型、表面粗糙度等因素都會(huì)對(duì)采集到的聲發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生影響。
2、齒輪故障聲發(fā)射理論模型
齒輪的運(yùn)行環(huán)境十分復(fù)雜，導(dǎo)致聲發(fā)射的產(chǎn)生涉及到多種物理機(jī)制的共同作用，而數(shù)學(xué)模型有助于人們理解齒輪傳動(dòng)時(shí)聲發(fā)射的產(chǎn)生機(jī)理，不少專家進(jìn)行了相關(guān)的理論研究。
BARANOV等基于隨機(jī)函數(shù)的偏差理論建立了固體滑動(dòng)摩擦作用下聲發(fā)射特性的理論模型，該模型以計(jì)算聲發(fā)射脈沖幅度分布、參數(shù)和計(jì)數(shù)率的數(shù)學(xué)關(guān)系式描述了聲發(fā)射顯示在摩擦學(xué)試驗(yàn)中的主要行為。
FAN等建立了基于材料彈性粗糙接觸的聲發(fā)射與滑動(dòng)摩擦關(guān)系的理論模型，利用該模型可以從聲發(fā)射測(cè)量中估算出粗糙表面所承受的接觸載荷，從而評(píng)價(jià)機(jī)械的潤(rùn)滑狀況。
SHARMA等在前人的研究基礎(chǔ)上，基于凹凸體隨機(jī)分布理論、赫茲接觸、彈流理論、轉(zhuǎn)速以及負(fù)載區(qū)載荷分布建立了邊界潤(rùn)滑下的漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪聲發(fā)射模型，該模型以數(shù)學(xué)表達(dá)式的方式將聲發(fā)射RMS值與齒輪表面粗糙度、載荷等參數(shù)建立聯(lián)系；隨后又在該模型基礎(chǔ)上提出了正齒輪點(diǎn)蝕時(shí)的聲發(fā)射數(shù)學(xué)模型，建立了缺陷尺寸與齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射RMS值之間的關(guān)系，且通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的可靠性。
SHARMA等以線彈性斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)，建立了預(yù)測(cè)直齒圓柱齒輪裂紋擴(kuò)展聲發(fā)射的數(shù)學(xué)模型。該模型將直齒圓柱齒輪裂紋擴(kuò)展產(chǎn)生的聲發(fā)射RMS值與裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度、裂紋增量面積、裂紋長(zhǎng)度和應(yīng)力強(qiáng)度聯(lián)系起來(lái)，用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果和建立的模型均表明裂紋長(zhǎng)度的改變會(huì)導(dǎo)致直齒圓柱齒輪聲發(fā)射RMS值的變化，且遵循相同的趨勢(shì)。
3、齒輪故障聲發(fā)射信號(hào)處理與分析
在齒輪箱的故障診斷研究中，常常會(huì)用到各種方法對(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行處理與分析，主要包括參數(shù)分析、波形分析、模式識(shí)別以及其他分析方法。
（1）參數(shù)分析方法
參數(shù)分析方法通過(guò)波形特征參數(shù)表征聲發(fā)射信號(hào)，再對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的診斷。聲發(fā)射主要的特征參數(shù)定義示意如圖2所示，其主要包括幅值、能量、有效電壓值以及振鈴計(jì)數(shù)等。參數(shù)分析法簡(jiǎn)潔快速，是近幾十年來(lái)使用最廣泛的經(jīng)典分析方法，但是容易丟失細(xì)節(jié)信息。
圖2 聲發(fā)射參數(shù)定義示意
石鵬飛以撞擊數(shù)描述齒輪接觸疲勞狀態(tài)，通過(guò)接觸疲勞試驗(yàn)機(jī)采集了疲勞裂紋擴(kuò)展時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)并進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)撞擊數(shù)與齒輪疲勞裂紋的擴(kuò)展存在規(guī)律，得到了在載荷幅度不變時(shí)齒輪接觸疲勞裂紋擴(kuò)展階段的擴(kuò)展速率不變的結(jié)論。
QU等使用了一種基于外差的技術(shù)來(lái)解調(diào)聲發(fā)射信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換到較低的頻率范圍，即通過(guò)基于外差技術(shù)的硬件設(shè)備采集聲發(fā)射信號(hào)，再進(jìn)行時(shí)間同步平均（TSA）處理。通過(guò)聲發(fā)射TSA信號(hào)計(jì)算的RMS值和峰度可以清楚地觀察到故障齒輪信號(hào)和健康齒輪信號(hào)的明顯區(qū)別。根據(jù)試驗(yàn)得出結(jié)論，峰度是故障齒輪的良好狀態(tài)指標(biāo)，峰度值不受速度的影響，因此可以用于變速下的齒輪檢測(cè)故障。
FERRANDO等將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的健康診斷中，研究了運(yùn)行條件對(duì)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱聲發(fā)射產(chǎn)生的影響。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，RMS值、信息熵和峰值隨著功率輸出的增加而增加；RMS值和計(jì)數(shù)與負(fù)載的增加直接相關(guān)；信息熵對(duì)功率輸出最敏感，均方根也隨扭矩的增加呈現(xiàn)出類似的趨勢(shì)。
有學(xué)者將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用到游樂(lè)設(shè)備減速器的健康監(jiān)測(cè)中，通過(guò)對(duì)采集的大擺錘減速機(jī)信號(hào)進(jìn)行參數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)幅值達(dá)到飽和，能量和計(jì)數(shù)的聲發(fā)射特征不明顯，而RMS值能反映大擺錘減速機(jī)的運(yùn)行規(guī)律。但是其未進(jìn)一步對(duì)故障情況下的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行研究。
（2）波形分析方法
波形分析法是指通過(guò)分析所采集的聲發(fā)射信號(hào)原始波形，得到其中所包含的信息，以此達(dá)到故障診斷的目的。目前常用的波形分析法主要有小波分析、頻譜分析、時(shí)頻分析以及模態(tài)分析，這些方法在齒輪故障識(shí)別時(shí)常會(huì)組合使用。
GU等提出了一種基于離散小波變換的包絡(luò)分析的聲發(fā)射信號(hào)處理方法，且通過(guò)測(cè)試的齒輪箱聲發(fā)射信號(hào)驗(yàn)證了該方法的有效性。
GAO等開(kāi)發(fā)了比傳統(tǒng)小波方法去噪能力更強(qiáng)的冗余第二代小波變換方法，并成功應(yīng)用于低速重載齒輪的聲發(fā)射故障診斷中。
LI等利用蟻群優(yōu)化算法對(duì)小波變換的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)齒輪故障的定位，成功在齒輪箱中確定了損壞齒輪的位置。
姚俊將小波變換應(yīng)用到齒輪箱斷齒故障診斷中，對(duì)斷齒前后信號(hào)能量譜系數(shù)的變化情況進(jìn)行重構(gòu)，再對(duì)重構(gòu)信號(hào)作頻譜分析，可以識(shí)別出斷齒故障。
安海博等通過(guò)建立RV減速器在不同旋轉(zhuǎn)角度下的聲發(fā)射信號(hào)衰減模型，再結(jié)合小波變換對(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分析，得到不同頻段的時(shí)頻分量特征，從而建立減速器聲發(fā)射信號(hào)在不同磨損狀態(tài)下的演化趨勢(shì)模型。
LI等提出了一種基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的旋轉(zhuǎn)機(jī)械健康監(jiān)測(cè)方法，以提高故障診斷的敏感性，通過(guò)在經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）中加入閾值去噪技術(shù)，提高聲發(fā)射信號(hào)的信噪比，再提取多個(gè)特征融合成單個(gè)壓縮特征，基于統(tǒng)計(jì)方法，將壓縮特征用于故障檢測(cè)。
郭福平等將EMD結(jié)合Hilbert變換方法應(yīng)用到齒輪磨損的故障診斷中，通過(guò)EMD得到經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解圖、邊際譜、時(shí)頻譜，之后利用Hilbert變換進(jìn)行分析。
朱靜等提出一種基于改進(jìn)的集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EEMD）和聲發(fā)射技術(shù)的行星齒輪箱斷齒故障診斷方法，該方法結(jié)合EEMD分解高頻到低頻的特點(diǎn)以及模糊熵對(duì)本征模式函數(shù)（IMF）分量的篩選，能夠有效提取行星齒輪斷齒故障特征頻率，且能去除噪聲的干擾。
FERRANDO等采用Hilbert變換提取風(fēng)力發(fā)電齒輪箱聲發(fā)射信號(hào)，并計(jì)算快速傅立葉變換（FFT）提取聲發(fā)射包絡(luò)的特征頻率，發(fā)現(xiàn)采集的信號(hào)包絡(luò)譜由齒輪嚙合頻率和主頻帶等調(diào)制頻率構(gòu)成，但少數(shù)信號(hào)中還存在兩倍于齒輪嚙合頻率的調(diào)制頻率，他們將其歸因于突發(fā)強(qiáng)風(fēng)或陣風(fēng)帶來(lái)的齒輪箱負(fù)載突變，但未對(duì)故障齒輪的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分析。
（3）模式識(shí)別
模式識(shí)別是根據(jù)故障特征，利用計(jì)算機(jī)將樣本劃分到特定的故障中，從而實(shí)現(xiàn)故障診斷的技術(shù)。常用的方法包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、K-最近鄰算法（KNN）以及支持向量機(jī)（SVM）等算法。
YOON等利用硬件的外差法采集了不同故障的行星齒輪聲發(fā)射信號(hào)，利用EMD分析聲發(fā)射信號(hào)，從信號(hào)的波形、包絡(luò)和能量算子的本征模式函數(shù)計(jì)算多個(gè)統(tǒng)計(jì)特征，再將這些特征輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障診斷。
HE等使用希爾伯特-黃變換（基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解）從聲發(fā)射信號(hào)中提取故障特征。該研究從與齒輪嚙合頻率最相關(guān)的IMF分量中計(jì)算RMS值、峰度和峰值振幅等特征，用以訓(xùn)練用于故障檢測(cè)的K-最近鄰算法（KNN）；并且通過(guò)對(duì)具有斷齒故障的分扭矩齒輪箱的測(cè)試，驗(yàn)證了該方法可用于齒輪故障診斷。
耿開(kāi)賀等利用小波閾值降噪法對(duì)不同運(yùn)行條件下的齒輪聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，將時(shí)域、頻域特征參數(shù)作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入以實(shí)現(xiàn)不同工況下聲發(fā)射信號(hào)的識(shí)別，發(fā)現(xiàn)小扭矩、低轉(zhuǎn)速下的聲發(fā)射信號(hào)識(shí)別率高于大扭矩、高轉(zhuǎn)速下的，在高能量頻段信號(hào)中提取的特征參數(shù)具有更高的識(shí)別率。
于洋等提出了一種基于遺傳算法優(yōu)化的支持向量機(jī)齒輪故障診斷方法。該方法采用了遺傳算法進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，從而提高支持向量機(jī)對(duì)故障的識(shí)別率，且采集磨損的齒輪聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)練，優(yōu)化后診斷方法的識(shí)別率比優(yōu)化前的提高了10%。
LI等利用原始聲發(fā)射信號(hào)，采用增廣卷積稀疏自動(dòng)編碼器方法進(jìn)行齒輪點(diǎn)蝕故障診斷，該方法直接從原始聲發(fā)射信號(hào)中自動(dòng)提取故障特征，而不需要對(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域轉(zhuǎn)換。
（4）其他方法
VICUNA等提出了一種減少聲發(fā)射數(shù)據(jù)并保留原始聲發(fā)射信息的方法，該方法將原始聲發(fā)射信號(hào)中存在的聲發(fā)射脈沖包絡(luò)成三角形，所構(gòu)造的信號(hào)被稱為“三角信號(hào)”，其已成功應(yīng)用于行星齒輪箱的故障診斷中。
有學(xué)者針對(duì)因噪聲基底幅度有顯著變化難以獲得合適閾值的問(wèn)題，提出了一種浮動(dòng)閾值方法解決了聲發(fā)射的齒輪箱背景噪聲太大的問(wèn)題，該方法將信號(hào)平均值與3倍標(biāo)準(zhǔn)差之和作為閾值，超出閾值的所有數(shù)據(jù)都被挑選出來(lái)進(jìn)行詳細(xì)分析，能成功識(shí)別出裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。
張宇等提出了一種根據(jù)行星齒輪中聲發(fā)射信號(hào)的衰減特性進(jìn)行故障定位的方法。該方法利用行星齒輪結(jié)構(gòu)和聲發(fā)射傳播的衰減特性，建立故障源定位方程組，通過(guò)求解方程組得到故障源位置，最后通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。
結(jié)論
從齒輪的故障類型、聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)原理出發(fā)，闡述了聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)在齒輪故障診斷中的研究現(xiàn)狀，主要得出以下結(jié)論：
在分析運(yùn)行條件對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的影響時(shí)，潤(rùn)滑條件、溫度、載荷和轉(zhuǎn)速等運(yùn)行條件會(huì)以不同的方式影響聲發(fā)射信號(hào)，在某些研究中不同的研究人員得出了不一樣的結(jié)論，這些分析是否需要考慮更多因素（如齒輪表面條件、齒輪結(jié)構(gòu)以及聲發(fā)射傳感器采集點(diǎn)的選擇）還需要進(jìn)一步的研究。
理論研究有利于理解齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生聲發(fā)射的物理機(jī)制，但是這方面的研究很少，目前只有直齒輪建立的數(shù)學(xué)模型，關(guān)于斜齒輪、行星齒輪等其他齒輪產(chǎn)生的聲發(fā)射數(shù)學(xué)模型還未出現(xiàn)。
近十年來(lái)，齒輪箱齒輪的聲發(fā)射信號(hào)處理與分析技術(shù)得到快速發(fā)展，尤其體現(xiàn)在波形分析和模式識(shí)別方面。這些信號(hào)處理與分析技術(shù)常通過(guò)分析得到某齒輪無(wú)故障和有故障的聲發(fā)射信號(hào)，得到不同故障類型與狀態(tài)下的頻率、熵、能量和峭度等特征值對(duì)齒輪進(jìn)行故障診斷研究。其中，參數(shù)分析法簡(jiǎn)潔快捷，適合齒輪箱現(xiàn)場(chǎng)快速診斷；波形分析方法中小波分析和模態(tài)分析被用于去除背景噪聲、故障診斷、故障定位以及損傷程度的量化等研究。
模式識(shí)別對(duì)齒輪的故障診斷，是建立在參數(shù)分析或波形分析基礎(chǔ)上的，其通過(guò)預(yù)先采集齒輪典型故障信號(hào)，利用參數(shù)分析或者波形分析得到特征參量，隨后通過(guò)特征參數(shù)建立特征集作為樣本建立模型，實(shí)現(xiàn)齒輪箱齒輪快速故障診斷，故需要大量試驗(yàn)獲取齒輪的典型聲發(fā)射信號(hào)。另外，未來(lái)需要進(jìn)一步研究探索，更加快速智能的齒輪故障診斷方法。
結(jié)合齒輪運(yùn)行參數(shù)對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的影響和聲發(fā)射信號(hào)處理進(jìn)行研究時(shí)，齒輪運(yùn)行條件和自身的表面和結(jié)構(gòu)條件對(duì)聲發(fā)射有很大影響，這些影響因素會(huì)同時(shí)影響聲發(fā)射信號(hào)，導(dǎo)致齒輪故障診斷模型不具有通用性，具有通用性的故障診斷方法也是未來(lái)的重點(diǎn)研究方向。
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