挖掘机是典型的工程机械产品,其作业时的噪声将造成环境噪声污染,并且对长期暴露在强噪声环境中的操作人员听觉系统产生影响,可引起生理与心理等多方面伤害。以发动机为代表的动力元件产生的振动是噪声产生的根本原因,通过对振动噪声信号的采集和分析处理,可以有效地指导降低振动、减小噪声。然而,工程机械中能够引起振动噪声过大的激励源众多,产生机理复杂,传播路径多变。唯有对工程机械设备的振动噪声特性进行深入的了解,识别出引起振动噪声过大的主要来源及其传递规律,才能够实现有针对性的结构改进。工程实测信号多具有非平稳、非线性特征,时频分析技术是分析此类信号一种有效的工具。然而,传统时频分析方法往往会因时频分辨率较差、具有交叉项等不足,从而导致难以实现精确地分析此类信号。本文研究针对其中不足,在以下方面取得了研究进展：1.研究提出了一种可以实现理想时频分辨率的参数化同步提取变换方法。该方法建立在短时傅里叶变换基础上,提出一种同步提取算子,用于提取原始时频谱立即频率位置的时频系数,经变换得到一个新的时频谱,避免了Heisenberg-Gabor不定问题,提高了时频分辨率。同时,分析算法中利用迭代拟合的方法构建与信号特征一致的解调算子,解决了处理强调频信号时经常发生的能量发散问题,有效改善了原始时频谱的能量聚集性。从而,解决了因时频分辨率低、具有交叉项而造成难以精确反映信号时变特征细节等问题。2.提出了一种可以实现非平稳噪声信号分析方法。在瞬时声压级计算模型的基础上,将时变分析的思想引入传统A计权声压级谱分析,提炼出可用于处理非平稳噪声信号的分析计算方法,能够对声源特征及分布进行有效的分析与定位,克服了传统A计权声压级谱无法反映声音瞬时特征的不足。3.将时频域稀疏分量分析方法用于模态分析研究,并且针对其中矩阵估计与源信号分离步骤中存在的问题进行改进,提出了一种改进的模态分析方法。研究发现,在时频域中的多通道振动模态响应信号,在散点图中具有直线形状的聚类特征,每条聚类直线方向分别对应着各阶模态的振型向量。利用上述特征,提出通过进行单模态检测与单源点检测,依次对振型向量进行估计,并利用稀疏特性,分离出多阶单模态信号。最后,利用单模态辨识方法,可以得到各阶模态的模态频率与阻尼比参数。4.将提出的两种时频方法用于挖掘机振声信号特征提取研究。通过对两种常用工况下的振声信号分析可知：(1)主要振动激励源,为发动机低阶激励与液压泵一阶脉动激励,二者具有明显的调频、调幅等非平稳特征；(2)主要噪声激励源,为发动机二阶惯性力激励、冷却风扇激励、消声器排气激励以及液压泵激励,并且得到了各主要噪声源的频率特性以及在挖掘机周围的位置分布。为挖掘机减振降噪措施的制定,提供了有针对性的指导。5.将时频域稀疏分量分析方法用于挖掘机车架结构的模态分析,总共得到车架的20阶模态参数,结合对挖掘机主要激励源的分析,能够为研究挖掘机振声传递规律提供直观的参考,并且可以为车架模型的改进提供可靠的依据。