频域分析方法是机械故障诊断中信号处理最重要和最常用的分析方法，其种类繁多且各具特点。因而，对工程实际情况要釆用合理的频域分析方法就十分困难。由此，针对多种的故障类型，根据机械设备关键设备构件的振动特性，为实现机械设备多类不同的故障诊断，在分析和比较了不同的信号处理和特征釆取相应的算法的基础上，再釆用合适的频域分析方法；就能有效地确保诊断分析的精度和可能性。

应用信号处理方法对振动信号进行特征提取的技术是机械设备故障诊断领域的重要研究方向。常用的机械设备故障诊断领域的信号处理方法主要包括时域分析、频域分析和时频分析。针对常用的振动信号处理方法，总结多种算法的特征和优缺点。根据常见机械设备关键构件的振动特征，选择不同的信号处理和特征提取算法进行分析，以便提高多种构件、多类故障的特征提取精度和可靠性，从而为有效地实现机械设备的故障提供参考。

通过采集不同速度的各类型机动车噪声数据，对噪声的频谱和不同频段的能量比率进行分析和比较，得到不同速度下的各类型机动车噪声的频率特性。结果表明，大部分机动车噪声能量主要集中在400 Hz到2.5 kHz之间，其中小型车噪声能量以1 kHz到2.5 kHz的频段为主，大型车噪声能量主要在400 Hz到2.5 kHz均匀分布，中型车噪声能量分布特征介乎两者之间，而公交车噪声能量则以10 Hz到315 Hz的低频段为主；随着速度的增加，中、小型车噪声能量分布频段更为集中，大型车噪声频率分布与速度关系不明显，公交车低频段噪声能量比率有所提高。

海上单桩基础风机塔的晃动位移是其安全监测与评估的重要参量，但是目前还没有较成熟的精确自动化监测方法。为此提出一种新的监测方法，首先基于动态高精度倾角仪测挠法得出其0～0.2 Hz范围内的准静态挠度曲线，然后利用低频振动位移传感器直接测量出其0.2 Hz～10 Hz范围内的周期性振动位移信号，最后把两种信号同步叠加成为塔筒观测高程的晃动位移时程曲线。模型测试实验表明此方法的测量精度可达到毫米级别。基于实测数据，对2 座单桩风机塔筒在机仓对风向偏航时的晃动位移特性、台风作用下的晃动位移特性、正常工作及停机状态时晃动位移特性进行了详细的分析。分析结果表明：此方法可精确测量和分析出此类型塔筒的晃动位移频谱特性、幅值特性。

许多城市引入了电动汽车作为出租车和公交车。以电动汽车和燃油汽车为研究对象，通过实测数据，分析比较小型电动汽车、小型汽油车以及电动公交车、柴油公交车在不同行驶速度下的最大A声级及频谱特性。为城市交通噪声污染防治提供数据参考。

负刚度结构可用于系统的低频隔振，依据等效磁荷法建立矩形永磁铁的磁力和刚度解析模型，得到实现负刚度的最优磁铁布置和充磁方向，并设计三磁体型准零刚度隔振系统。仿真结果表明，矩形磁铁磁力和刚度计算模型准确，三磁体型准零刚度隔振器在不影响载荷性能的前提下具有优越的低频隔振性能。

风洞噪声不仅直接影响人们的身心健康，更重要的是较大的背景噪声还降低了风洞声学试验能力和试验精度，降低风洞噪声已成为风洞建设中攻关的关键技术问题。因此提出基于Fx-LMS自适应控制算法实现一维离散噪声主动控制，实验结果表明其能有效解决单波麦克风失匹配带来的误差，减小权系数变化对系统的影响，提高系统收敛速度；根据优化后的算法参数，在0.55 m×0.4 m声学风洞消声室进行管道噪声主动降噪实验，获得理想的降噪效果。

当机械设备的振动信号为非平稳信号和时变信号这类特殊信号时，时域分析和频域分析因其自身的局限，无法取得很好的分析效果，需要使用时间和频率的联合函数来表示信号，即信号的时频表示。针对常用的时频分析振动信号处理方法，总结多种算法的特征和优缺点。根据常见机械设备关键构件的振动特征，选择不同的信号处理和特征提取算法进行分析，以便提高多种构件、多类故障的特征提取精度和可靠性，从而为有效地实现机械设备的故障提供参考和指导。

针对低频振动控制问题，研究一种局域共振声子晶体薄板的振动带隙。首先，基于弹性波方程及Bloch 定理，探讨应用COMSOL有限元模拟方法开展声子晶体振动带隙计算的可靠性；然后，模拟计算所设计的局域共振声子晶体薄板的振动带隙，分析其带隙结构和元胞结构参数对振动带隙的影响，并以200 Hz～400 Hz 的中低频为目标频段，通过选择带隙宽度在目标频段内占比最大的参数组合作为声子晶体薄板的最优设计方案；最后，在频域上考察声子晶体薄板内波的传输特性。研究表明，利用COMSOL有限元模拟方法开展声子晶体振动带隙计算是可靠的，与数值计算方法相比，其计算的带隙参数误差都很小；对于所设计的局域共振声子晶体薄板，元胞的结构参数对振动带隙具有显著影响，通过优选元胞结构参数，可使声子晶体薄板的振动带隙向低频区域移动；薄板内波的传输特性和薄板的振动位移图进一步证实了在振动带隙内薄板对波传播的阻碍作用。

针对伺服系统谐振抑制中，陷波滤波器的深度和宽度不合理而使谐振抑制不理想的问题，提出陷波滤波器谐振抑制参数优化方法。利用速度偏差的FFT变换得到谐振频谱图，以最大幅值处的频率确定陷波频率；在频谱图上以曲线任意点的幅值与最大幅值的比值确定深度参数，并且以所对应的频率与谐振频率的宽度确定宽度参数；为了保证参数的合理性，以滤波后谐振频率处的幅值为适应度，利用改进粒子群优化算法对陷波深度和宽度参数进行优化，避免因噪声干扰和负载变化而使陷波参数陷入局部最优。实验结果表明：该方法能在线分析机械谐振并且匹配最优参数，可以大幅度降低机械谐振。

简化了一种求取非线性常微分方程高阶谐波解的近似解析计算方法。对平方和立方非线性项的傅里叶展开过程进行改进和简化，使计算过程变为两次矩阵运算即可完成展开过程，且两次矩阵运算过程一致，易于编程。以Duffing方程为算例，计算结果与数值方法一致，运算效率有所提高。

深沟球轴承作为旋转机械中的重要零件，其运行状态直接影响机器的性能和寿命。对SKF 60200系列深沟球轴承各部件固有频率进行计算，得到各阶固有频率随轴承尺寸变化的趋势；对深沟球轴承各部件的故障通过频率进行统计分析，得到了轴承故障通过频率的分布情况；以6205-2RS JEM SKF深沟球轴承为对象，分析轴承外圈故障状态下和正常状态下振动信号的特征，为轴承的故障特征分析提供指导。

差速器是纯电动汽车传动系统的重要传动部件之一，其性能好坏直接影响着车辆转弯行驶的功能性和舒适性。首先系统介绍某纯电动汽车低速转向异响的测试分析过程，通过整车与电驱动系统台架的排查等方法，查找出异响发生的原因。接着基于差速器设计方法和表面润滑摩擦原理，探讨差速器异响问题的潜在机理，并提出工程控制的措施方案。最后通过对半轴齿轮垫片表面处理工艺的改进，完全地消除整车转弯过程的异响问题。这对于纯电动汽车差速器NVH性能的工程开发具有一定的参考指导意义。

主要介绍国外内对寿命预测的研究，并对预测理论进行说明；对目前橡胶隔振器用胶料进行不同温度下的热老化试验，根据国标GB/T 20028-2005对该橡胶的寿命进行预测，提出该胶料的使用寿命约12年半，但橡胶隔振器中橡胶静态下的压缩变形应不超过橡胶厚度的15 %；故该实验方法不适合于橡胶隔振器寿命的预测。

振动实验分析中，动态应变信息与位移信息具有互补性，位移响应大的地方应变响应一般较小，反之亦然。基于动态应变测量的应变模态分析理论及参数辨识与基于位移（或速度、加速度）测量的位移模态分析理论同源，但二者之间的理论关系及其相互修正方法缺乏深入有效的研究。以等截面直梁为对象，首先导出激励力-动态应变响应的频率响应函数表达式，讨论应变模态参数的辨识方法。在此基础上，进一步构建属于同一特征值的应变振型与位移振型之间的变换关系，并详细分析应变-位移变换矩阵的特性。仿真算例表明所建立变换关系的合理性与正确性。

最小二乘复频域法是近年来提出的频域模态识别的方法，该方法在强阻尼、弱阻尼下都具有很好的识别结果。依据最小二乘复频域法的理论与方法，其系数矩阵有两种形式：实系数矩阵形式、复系数矩阵形式。利用Matlab对最小二乘复频域法进行编程，并编制交互式的软件界面。指出最小二乘复频域法在两种系数矩阵下的参数设置，以及系统极点的求解修正公式。通过对铝板的实验分析，表明在两种系数矩阵下分析结果的一致性，并且复系数矩阵具有更好的数值条件，同时验证了程序的正确性。

通过梳理气囊缓冲技术的发展历程和研究成果，总结缓冲气囊的一般构造、工作原理和设计流程。分别从气囊静态起爆展开特性研究、气体发生器与药剂研制、气囊动态起爆展开特性研究三个方面，介绍气囊缓冲关键技术。通过分析气囊缓冲技术典型特例——空气弹簧的研究现状，讨论既有气囊缓冲技术在工程结构隔震应用中所存在的问题，提出能够同时适用于天然地震动和爆炸冲击震动的地下防护工程概念性气囊式智能隔震系统构想。研究旨在拓宽气囊缓冲技术的应用范围，促进隔震系统向智能化、功能多样化方向发展。

对当前国内外电机不平衡磁拉力研究现状进行分析和综述，分析和总结不平衡磁拉力的机理、特征，并对不平衡磁拉力特别是非线性磁拉力的国内外发展概况进行介绍。归纳防止和减小不平衡磁拉力的有效措施，最后对电机不平衡磁拉力未来的研究方向进行展望。

基于改进傅里叶级数对任意边界条件下的矩形薄板振动特性进行分析，通过傅立叶正弦级数的引入，修正了边界条件上的不连续性；此外，通过改变横向位移约束弹簧刚度值k和旋转约束弹簧刚度值K来模拟任意边界下矩形薄板的振动情形，克服了以往只能求解某些特定简化边界条件下振动问题的缺陷。通过与文献及有限元软件计算结果的对比，验证了此方法的有效性；研究表明，矩形薄板不同边界条件下固有频率值差异较大，但均随长宽比增大而减小。

工况传递路径分析法（OTPA）是一种有效振动传递路径的在线测量方法，测试中用振源处的振动加速度或噪声表征振源，用振动传递率表示传递路径，相对于传统传递路径分析（TPA），不需要测量激励力和力到响应的传递函数（FRF），测试过程得到简化，并可以在线测量。在推导分析工况传递路径的基本原理的基础上，分析其误差原因。并以一汽车振动噪声分析为例，介绍工况传递路径分析法的基本实施步骤，通过传递路径综合分析得出噪声源排序，并由此提出减振降噪措施建议。

针对传输路径复杂和强噪声干扰条件下滚动轴承故障信号信噪比低、微弱故障特征难以提取的问题，提出一种将参数优化变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）与最大相关峭度解卷积（Maximum Correlated Kurtosis Deconvolution, MCKD）相结合的滚动轴承微弱故障特征提取方法。首先，利用经麻雀搜索算法（Sparrow Search Algorithm, SSA）优化的VMD对故障信号进行自适应分解，构建加权峭度指标以筛选有效模态分量；然后对有效模态分量利用经SSA优化后的MCKD进行增强；最后，对增强后的信号进行包络解调分析，提取出轴承故障特征频率。实验和工程实际案例分析表明，所提出的方法能够自适应增强轴承信号中的微弱冲击成分，有效提取出强噪声背景下的滚动轴承微弱故障特征。

以地铁线路的普通整体道床、Ⅲ型减振扣件、聚氨酯减振垫和钢弹簧浮置板轨道为研究对象，通过现场行车振动测试对比分析不同减振措施下轨道结构的减振效果，同时利用锤击试验研究不同减振措施下轨道结构的频响特征和衰减特性。结果表明：4 种类型轨道的钢轨振动加速度相差不大，钢弹簧浮置板轨道的隧道壁振动加速度最小；各种轨道的高频减振效果均好于低频减振效果，Ⅲ型减振扣件、聚氨酯减振垫和钢弹簧浮置板分别使隧道壁振动降低2.9 dB、13.7 dB和22.4 dB；减振扣件刚度减小导致钢轨共振频率明显减小，对沿钢轨纵向传播的振动衰减能力降低；聚氨酯减振垫和钢弹簧浮置板轨道钢轨频响特征与振动衰减特性的变化规律具有一致性。

轿车的声品质理应取决于客观的噪声测试结果，但也和人为对噪声特征的感知程度切切相关，两者经常不会同步吻合。因而对人所感受的轿车声品质进行科学的主观评价试验就显得十分重要。通过采集6款轿车的车内外声音信号并进行筛选，作为声品质主观评价的样本库，根据不同频段声音信号表现不同特性的特点，对样本信号进行分频段预处理；通过试验确定出进行声品质主观评价试验的主体最佳的男女比例为3/1；选取对评价主体要求较低的成对比较法对轿车声音样本进行声品质主观评价试验。研究结果表明：对轿车声音特性影响最大的频段为500～4 000 Hz频段，其次是20～150 Hz频段，4 000 Hz以上频段对其影响最小。

弹性安装的舰载设备在受到水下非接触爆炸冲击时产生的谱跌效应会显著降低设备的冲击响应。为研究谱跌效应对舰载设备的设计谱及其设计安装的影响，通过有限元计算对比分析弹簧振子模型的伪速度冲击响应和悬臂梁模型应力冲击响应，同时对比分析上层振子固有频率相同但质量与刚度不同的双层弹簧振子模型的下层振子伪速度冲击响应。发现：谱跌效应发生时，下层设备的伪速度响应和应力响应均有明显的降低，据此须改进舰载设备的三折线伪速度设计谱；增加上层设备的质量和刚度会显著降低下层设备的伪速度响应，并使谱跌效应的频宽范围增加，利用此特性可降低舰载设备中有着特殊固有频率或固有频率集中的零部件的应力响应。

在传递扭矩的瞬时突变工况下，纯电动汽车传动系统和驱动电机的结构特性容易引起整车产生冲击、噪声与抖动等问题，严重降低驾乘舒适性。系统性阐述某纯电动汽车加速撞击异响问题的分析解决过程，建立基于电驱动系统试验台架的排查方法，根据齿轮啮合间隙理论和整车扭矩控制机理，提出具体的工程控制措施与方案，优化电机扭矩过零策略，通过实车实验验证改进方案的有效性，有关结论对解决纯电动汽车传动系统在瞬态工况下的振动噪声问题，具有较重要的工程指导意义。

目前行星齿轮箱已经在军用和民用装备中广泛应用，研究行星齿轮箱的故障诊断方法意义重大。为了研究行星齿轮传动的故障机理，揭示其故障特征，本文建立了行星齿轮系统的动力学模型，研究了齿轮裂纹对齿轮啮合刚度的影响，得出了齿轮正常、太阳轮裂纹和行星轮裂纹等三种状态下系统的频率特征，总结了故障特征频率；最后试验验证了仿真结果的有效性，得出的故障特征频率可用于行星轮系的故障诊断。

在故障诊断领域，通常采用信号处理技术提取特征,然后将特征输入到故障分类器中进行故障识别。对于提取特征部分，采用信号处理技术可以使故障诊断取得较好的效果，但是仍然存在不足之处：一是人为提取的特征很大程度上依靠专业的诊断知识;二是绝大多数方法都需要使用标签数据来进行故障特征分类，其中标签数据必须通过大量的实验才可以得到。本文提出的基于深度自编码网络的轴承故障诊断是一种新型的智能故障诊断方法，可以克服上述故障诊断中存在的缺陷。为了验证该方法的有效性，利用具有不同健康状况的大量滚动轴承测量震动信号数据进行测试，实验结果表明效果良好。

以一台2.5 kW切向聚磁型并联结构混合励磁电机为研究对象，研究切向聚磁型并联结构混合励磁电机磁极偏心对电机振动噪声的影响。根据电机电磁振动噪声相关理论，建立磁极偏心切向聚磁型并联结构混合励磁电机模型，采用磁极偏心优化其气隙磁密畸变率和电磁噪声，分析该电机在优化前后径向电磁力的阶次、频率特征，并对该电机的定子进行模态分析，利用ANSYSWorkbench 仿真平台搭建电机振动噪声耦合模型，计算优化前后电机的振动响应与噪声变化。结果表明：采用磁极偏心能有效优化电机气隙磁密和电磁力密度，气隙磁密谐波畸变率显著下降，电磁力(16,4 f1)分量幅值减小74 %，从而可达到抑制电机振动噪声的目的。

对笔记本电脑散热系统的噪声进行测试分析，得到各部分噪声的特性，确定风扇出口噪音是主要噪声源，建立风扇转速与笔记本电脑出口处噪声的关系。通过散热系统的流场分析，发现散热翅片出口夹角影响散热系统冷却风的风量和风压，而对噪声的影响不大，由此提出优化散热翅片出风角，提高散热效率，从而降低风扇转速，达到减低散热系统噪声的目的。实验表明出风口优化后，风扇转速可降低16.8 %，散热系统噪声下降2.0 dB（A）。

以某款直列四缸柴油发动机悬置系统为研究对象，为解决发动机在怠速工况下振动过大的问题，借助内燃机动力学仿真软件GT-CRANK，建立悬置系统虚拟样机模型，在不同悬置刚度下对悬置系统的隔振性能进行仿真分析，得到不同方向悬置刚度的变化对悬置系统隔振性能的影响规律，提出合理的优化方案。在满足悬置系统固有频率合理匹配及悬置限位要求的约束条件下，对原悬置系统进行优化设计。优化后，加速度的平均隔振率由优化前82.34 %提高到优化后的88.74 %，悬置系统的隔振性能得到改善。