滚动轴承是旋转机械中重要的零部件,被广泛应用于机械设备中,一旦发生故障,就可能导致重大的财产损失甚至是人员伤亡。在实际的工业生产作业中,滚动轴承往往处于变工况下,因此,如何在变工况下对滚动轴承关键部件进行状态监测和故障诊断具有重要意义。本论文依托于国家自然科学基金(批准号:51405320、51875376、51705349)、江苏省自然科学基金(批准号:BK20160318)以及苏州市科技计划项目(批准号:SYG201511),以旋转机械中的重要零部件滚动轴承为对象、故障诊断为目标,提出了一种基于时频挤压的变转速轴承故障阶比分析方法,并分别就相关问题进行了深入的理论研究和实践应用。具体内容如下。(1)首先分析了滚动轴承的内在结构及其失效形式,并且分析了不同失效形式下故障轴承振动信号的特点,为在变转速下对滚动轴承的故障诊断研究提供了理论依据;针对传统时频方法出现的时频模糊等问题,基于对传统时频方法的理论分析,在传统时频挤压分析方法的理论研究基础上,对变转速轴承信号时频分析结果的分辨率进行改善。对仿真信号的时频分析比较结果验证了该时频挤压方法对提高时频聚集性的有效性和适用性,也为全文方法给出了基本的研究思路。(2)针对传统阶比跟踪方法鉴相装置可能导致的成本增加及应用受限等问题,通过有效的时频挤压方法提取出振动信号中较为精确的转频信息,在此基础上,再结合传统重采样阶比分析方法,实现了无转速计下的变转速轴承故障诊断,降低诊断硬件成本的同时,也保证了方法的效率和准确性。(3)针对重采样方法过程中的计算误差等问题,本文在通过时频挤压方法获得振动信号中瞬时故障特征频率的基础上,引入广义解调阶比分析方法,实现了一种无需转速计、无需重采样的变转速轴承故障诊断阶比分析方法,有效避免了因重采样可能导致的误差,同时,该方法也保证了诊断的精度,为轴承故障诊断的工程应用提供了一种的新的思路。(4)当滚动轴承所在机械系统的背景噪声较大时,对原始振动信号进行时频分析通常会失效,针对此问题,本文基于传统稀疏降噪理论,开展了一种适用于变转速下的稀疏表示方法研究,首先对故障轴承信号进行滤波去噪,再对稀疏重构信号进行基于时频挤压的广义解调阶比分析方法应用,从而进行强噪声背景下的变转速轴承故障诊断,是对阶比技术在应用上的进一步扩展。为检验所提方法的有效性及实用性,本论文将传统方法以及所提方法都进行了实际实验信号的比较验证。实验结果均表明,本文方法能够较为有效且准确地对变转速下的轴承进行故障诊断工作,对旋转机械的故障诊断具有一定的理论意义和实践价值。