由结构和工作时受力条件决定， 齿轮传动的振动信号较为复杂， 故障诊断需同时进行时域与频域分析。
齿轮工作过程中的故障信号频率基本表现为两部分，一为啮合频率及其谐波 (高频部分) 构成的载波信号;二为低频成分的幅值和相位变化所构成的调制信号。
一、啮合频率及其谐波
当轮齿进入或脱离啮合时， 载荷和刚度均突然增大或减小，形成啮合冲击。齿轮啮合频率为Fm=f1·z1=f2·z2当齿轮出现故障时，将引起啮合频率及其各次谐波幅值的变化。
二、 幅值调制和频率调制所构成的边频带
1. 幅值调制
幅值调制相当于两个信号在时域上相乘，假定载波信号为 g(t ) 调制信号为e(t) 则调制后的时域总信号为X(t)=g(t)·e(t)将上式转换到频域上, 则为 X(f)=g(f)·e(f)通常幅度调制的调制频率为旋转频率。
2. 频率调制
齿轮的转速波动， 若载波信号为Asin(2∏fmt+Φ0)，调制信号为βsin2∏fmt;频率调制可表示为X(t)=Asin[2∏fmt+βsin(2∏frt)+ Φ0] 频率调制不仅产生围绕啮合频率 fm 的一族边频带。
而且在相位信号中产生一个正弦波， 通常频率调制的频率为分度不均匀齿轮的转频， 实际上，齿轮故障中调幅与调频现象可能同时存在，因而在频谱上得到调幅与调频综合影响下形成的边频带。
3. 由齿轮转频的低次谐波构成的附加脉冲
齿轮的低频故障不平衡, 不对中等也会对齿轮振动时域波形产生影响，但不会在齿轮频率两侧产生边频带.
4. 由齿轮加工误差形成的隐含成分
该成分的振动通常由加工机床分度齿轮误差造成，它对齿轮的整体运行影响很小。
三、以下是一个齿轮故障的案例分析
某采油平台原油外输泵 (螺杆泵) 传动齿轮局部断齿
(1)设备形式及参数电机驱动直联双螺杆泵， 螺杆之间以同步齿轮传动， 齿轮齿数 Z=67，电机转速 ,n=995r/min(16.57HZ)
(2)故障现象
泵的非驱动端 (同步齿轮安装在此侧) 振动速度值增加， 图1图2是时域波形及频谱图。
(3)振动特征及分析
在时域波形图中出现明显的冲击峰值， 表明齿轮可能存在局部缺陷， 频谱图 中有齿轮啮合频率及二倍谐频， 边频丰富， 从图3可以看到，边频为转子工频， 这说明啮合频率的振动幅值被转子工频冲击振动调制。
(4)结论
齿轮局部缺陷 ：齿轮箱拆检后发现齿轮局部断齿， 缺陷齿共五个。
四、某浮式储油轮热介质提升泵齿轮啮合不良
1. 设备形式与参数
电机驱动直联齿轮泵，电机转速 N=1487r/min， 齿轮齿数Z=12。
2. 故障现象
该泵运行时发出连续尖啸，非驱动端轴承温度偏高， 非驱动端轴承位置的时域和频域谱见图 4 图 53. 振动特征及分析
时域图中有很高的冲击值，频谱图中存在较高峰值的齿轮啮合频率及二倍频，且其振动速度值高于一倍频， 但边频很少且幅值较低， 表明齿轮啮合频率的振动并不是由于齿轮本身缺陷造成， 齿轮泵非驱动端轴承温度偏高。
4. 诊断结论
由此可以判断，该齿轮泵齿轮啮合严重不良，主要原因是两齿轮轴平行度超差，拆检后发现齿轮泵非驱动端的滑动轴承偏磨，造成两齿轮中心线不平行，导致齿轮啮合故障， 更换轴瓦后， 设备运行正常。