行星齿轮箱的结构独特,具有体积小、传动比大、承载能力强等优点,广泛应用于大型机械传动系统中。另一方面,行星齿轮箱通常在恶劣的环境下运行,导致其齿轮或轴承等关键零部件较易发生故障,是状态监测和故障诊断领域的重点研究对象之一。由于行星轮的行星运动,行星齿轮箱振动信号传递路径具有时变性,使行星架的旋转对采集的振动信号具有调制作用,且多个齿轮副啮合振动与轴承振动相互影响,导致故障信息较微弱,故传统的定轴齿轮箱故障特征提取方法并不能直接适用于行星齿轮箱。因此,开展行星齿轮箱故障特征的有效地提取方法研究具有重要的学术研究意义和工程应用价值。加窗振动分离技术可抑制行星齿轮箱振动信号时变传递路径的影响。本文在现有研究基础上提出一种改进的加窗振动分离技术。该方法首先选取峰值处作为加窗截取的初始位置,采用多齿宽的Tukey窗对振动信号进行加窗截取;然后将加窗截取的各组多齿宽振动信号分别划分为单齿宽振动信号,并根据啮合齿序重新拼接为多组振动分离信号;最后根据峭度值确定包含故障信息最丰富的一组振动分离信号,获得较高信噪比。针对行星轮和太阳轮的故障特征提取,本文提出基于改进加窗振动分离和变分模态分解的故障特征提取方法。利用同步平均技术,提取行星齿轮箱中感兴趣的同步周期分量,提高信噪比;再通过改进加窗振动分离技术构造关于单个行星轮或太阳轮的振动分离信号,抑制行星齿轮箱振动信号时变传递路径的影响,进而获得类似于定轴齿轮箱的振动信号,并利用变分模态分解方法自适应地选取包含故障信息较为丰富的一阶窄带模态分量进行包络解调分析,提取故障特征,克服了目前人为选择参数进行滤波和解调分析的不足。针对较弱的行星轮轴承故障特征,常被齿轮啮合振动淹没,为解决其故障特征难以提取的问题,本文提出一种基于振动信号分离的行星轮轴承故障特征提取方法。该方法利用改进加窗振动分离技术抑制行星架旋转产生的调制作用,然后运用离散随机分离技术将行星轮轴承振动信号与齿轮啮合振动信号分离开来,提取行星轮轴承故障特征。研究中以NGW型行星齿轮箱综合实验台中2K-H单级行星齿轮箱为研究对象,开展实验研究。通过行星轮、太阳轮以及行星轮轴承的模拟故障实验分析,验证了所提方法的有效性。