齿轮传动依靠齿轮副啮合传递运动和动力,传动效率高,广泛应用与船舶,汽车,航空航天等行业中。然而,关键重要装备一旦传动系统失效,就会造成巨大的损失,因此,要求关键传动系统可靠性高,寿命长。一些重要关键传动系统的服役环境苛刻,工作在高温,高速,重载的极端环境中,容易出现早期故障,如果不能及时发现,会发生严重事故,造成重大经济损失,甚至人员伤亡。国内外对于重大装备的状态检测与健康管理予以高度重视,进行了系列研究工作,取得了重要的研究成果,提高了设备传动系统的安全性。但是,对于重要装备的早期故障的识别与提取,在振动信号的分析方法中,因受到传递路径的影响,以及外界强烈噪声的干扰,其早期故障诊断成功率较低。因此,开展齿轮端面局域振动信号齿轮剥落故障诊断方法研究,建立齿轮局域强信号模型,研究转角、转速的预估方法和动态传动误差的计算方法及故障诊断方法等具有重要理论意义与工程价值。本研究围绕目前基于广域振动信号（传感器安装在齿轮箱轴承座上获取的振动信号,简称广域振动信号）的故障诊断方法,提出了嵌入式齿轮端面振动信号获取方法（简称局域强信号）,研究了齿轮局域振动强信号的转角、转速、动态传动误差等方法,提出了齿轮端面局域振动强信号的故障诊断方法,以及相关实验验证,实现了齿轮剥落故障的诊断。本文主要开展了以下研究:（1）针对齿轮端面切向和径向的振动加速度组成成分不明的问题,建立了刚性圆盘转子的加速度局域强信号模型,探究了模型中传感器自身重力加速度在灵敏度方向上投影分量的演变规律,为基于局域强信号中的重力加速度分量预估转角转速提供理论依据。考虑齿轮系统振动响应对齿轮端面加速度局域强信号的影响,提出了齿轮局域振动强信号模型建立方法,究明了扭转振动对齿轮局域强信号的影响规律,以及齿轮局域强信号中各个分量的变化特征。（2）针对局域强信号中重力加速度分量所蕴含的转角信息难以提取的问题,对转子端面的加速度局域强信号进行线性相位FIR低通滤波,分离出重力加速度分量,并补偿群延迟对齐相位,再结合希尔伯特变换获取瞬时相位,相位解卷绕后成功提取转角信号,为基于局域强信号计算齿轮动态传动误差奠定了方法基础。对转角信号差分求导预估出转速,经过实验验证,该转速预估方法在加速,减速,匀速工况下均能有效预估出转子转速,并保持着较高的精度,使转速测量更加简单。（3）针对传统方法中难以测量较高转速下齿轮动态传动误差的问题,提出基于局域强信号的齿轮动态传动误差计算方法,同时采集主动齿轮和被动齿轮端面的加速度局域强信号,再根据提出的转角预估方法处理齿轮局域强信号中的重力加速度分量,获得两个齿轮的转角信号,通过转角信号计算转角增量,最终根据被动齿轮的实际转角增量和理论转角增量之差计算出动态传动误差。实现了利用加速度传感器对高转速下齿轮动态传动误差的测量,避免了传统方法中编码器对齿轮动态传动误差测量范围的限制和精度的影响。（4）针对齿轮早期微弱剥落故障诊断较难的问题,提出基于角域动态传动误差阶次分析的齿轮剥落故障诊断方法。将时域动态传动误差转换到角域,实现平稳化,再结合阶次谱,倒阶次谱,包络阶次谱进行特征阶次分析,确定故障特征阶次,并提出一种故障特征量化指标来研究转速,负载,故障大小对故障特征的影响。实验结果表明,可有效识别出齿轮早期微弱剥落故障。