齿轮工作过程中的故障信号频率基本上表现为两部分：一部分为齿轮啮合频率及其谐波构成的载波信号，另一部分为低频成分的幅值和相位变化所构成的调制信号。调制信号包括了幅值调制和频率调制。
从频域和时域上观察，齿轮的主要特征成分有：

1. 啮合频率及其谐波成分；
2. 幅值调制和频率调制所形成的边频带；
3. 由齿轮转速频率的低次谐波所构成的附加脉冲；
4. 由齿轮加工误差形成的隐含成分。
5. 啮合频率

定义：
齿轮副在传动过程中，齿与齿周期性啮合产生的基频，是齿轮振动和噪声分析中的核心特征频率。
其计算公式为：

1. 边频带

定义：
在齿轮的振动或噪声频谱中，边频带表现为啮合频率周围对称分布的频率成分。
成因：
边频带的出现通常由幅值调制和频率调制引起，可能源于以下原因：
幅值调制：齿轮的振动幅值受到周期性变化的影响（如齿轮偏心、局部齿面磨损、载荷波动等），导致啮合频率周围出现fmesh±k*fmod的边频（fmod为调制频率，通常是轴转频或故障特征频率）。
频率调制：转速波动或齿距误差会导致啮合频率本身周期性变化，同样产生边频。
典型故障关联：
齿轮偏心、不对中→边频间隔为轴转频（fshaft）。
局部断齿或裂纹→边频间隔可能为故障齿轮的转频。
行星齿轮系统中→边频可能对应行星轮通过频率。

1. 调制现象

调制是指将要传输的信息信号（基带信号/控制信号/调制信号）按照一定的规则改变载波信号的某个或某些参数（如幅度、频率、相位）的过程。
调制的几个主要类型包括：
调幅：改变载波的幅度，以反映要传输的信号。
调频：改变载波的频率，以反映要传输的信号。
调相：改变载波的相位，以反映要传输的信号。

1. 齿轮裂纹频谱特征

时域特征

1. 冲击性振动

裂纹齿轮在啮合过程中会产生周期性冲击，尤其在裂纹位置进入啮合区时，振动信号会出现瞬态脉冲。
时域波形中表现为周期性幅值突变（与齿轮转速同步）。

1. 调制现象

裂纹会导致齿轮刚度周期性变化，引发幅值调制，表现为振动信号的包络线周期性起伏。
调制频率通常为齿轮的转频或其谐波。

1. 统计指标变化

峰值因子（峰值/有效值）、峭度（Kurtosis）等指标敏感于冲击信号，裂纹早期可能显著升高。
随着裂纹扩展，有效值（RMS）逐渐增大。

1. 周期性脉冲间隔

脉冲间隔时间对应齿轮的旋转周期，可通过时域同步平均（TSA）提取。
频域特征

1. 齿轮啮合频率及其边频带

裂纹会导致啮合频率周围出现边频带，间隔为转频

1. 转频谐波成分增强

裂纹可能激发转频的低阶谐波，尤其在早期阶段。

1. 高阶谐波和侧频带扩展

随着裂纹扩展，啮合频率的高次谐波及其边频带能量增加。

1. 共振频带能量变化

若系统存在固有频率，裂纹冲击可能激发共振，导致该频带能量升高（需结合包络分析）

1. 厚德共享实验室

厚德共享实验室具有风力发电传动试验台、燃气轮机内外双转子试验台，轴承寿命试验台，转子轴承综合故障模拟试验台等，可完成各项转子、轴承、齿轮、叶片各类故障模拟试验。

1. 设备介绍

1. 测试案例

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