通常齒輪在運轉時，由于制造不良或操作維護不善會產生各種形式的故障。故障形式又隨齒輪材料、熱處理、運轉狀態等因素的不同而不同，常見的齒輪故障形式有齒面磨損、齒面膠合和擦傷、齒面接觸疲勞和彎曲疲勞與斷齒。

在齒輪運轉狀態下，伴隨著內部故障的發生與發展，必然會產生振動上的異常。實踐證明，振動分析是齒輪故障檢測中更有效的方法。若齒輪副主輪轉速為n1，齒數為z1,頻率為f1;從輪轉速為n2，齒數為z2，頻率為f2，則齒輪嚙合頻率fC為：fC=Nf1z1=Nf2z2=Nn160z1=Nn260z2(1) 式中：N=1, 2, 3,„。齒輪處于正常或異常狀態下，嚙合頻率振動成分及其倍頻總是存在的，但兩種狀態下的振動水平有差異。如果僅僅依靠對齒輪振動信號的嚙合頻率及其倍頻成分的差異來識別齒輪的故障是不夠的，因故障對振動信號的影響是多方面的，其中包括幅值調制、頻率調制和其他頻率成分。

以振動與噪聲為故障信息載體來進行齒輪的精密診斷，目前齒輪故障診斷常用的信號分析處理方法有以下幾種：

(1)時域分析方法，包括時域波形、調幅解調、相位解調等;

(2)頻域分析，包括功率譜、細化譜;

(3)倒頻譜分析;

(4)時頻域分析方法，包括短時FFT，維格納分布，小波分析等;

(5)瞬態信號分析方法，包括瀑布圖等。