在现代工业生产中，旋转机械一直都是传动链上重要的设备之一，因此，预知和诊断旋转机械故障成为工业生产中必不可少的工作。近年来，旋转机械故障诊断技术是发展较为迅速的新技术，而在故障诊断技术中最为重要的是对故障特征信息的提取与分析。怎样有效提取和分析故障特征成为当前故障诊断技术中研究的重点问题。本文以旋转机械常见故障为研究对象，分析了常见机械故障的失效机理，并应用故障特征提取与分析方法对故障信息进行提取分析，最后判断故障的来源。本文的主要研究内容如下：1、对旋转机械常见故障机理进行分析研究，详细介绍了轴承故障、齿轮故障和转子不对中故障的特征及其表现形式。设计两种不同的振动信号采集系统分别实现等时采样和等角度采样。2、重点介绍了旋转机械故障信号特征提取和分析方法，主要介绍了幅值域分析、时域分析、频域分析、阶比分析等相关分析方法并做了实例仿真。3、对故障诊断试验台设置的典型机械故障特征进行提取、分析和诊断。试验台模拟不同工况下的轴承故障、齿轮故障和转子不对中故障，利用希尔伯特变换和阶比分析分别对等时采样和等角度采样信号进行特征提取，最后根据故障机理来分析故障来源。通过实验分析证明：希尔伯特变换谱分析和阶比分析能够较为准确地提取不同工况下的典型机械故障特征，并实现故障源的正确识别。