通过建立齿轮系统试验模型，应用CRAS软件系统采集齿轮实际振动信号，分别采用概率密度估计法、时域分析法和频域分析法对系统信号进行分析与特征提取，在齿轮系统300r／min和900r／min两种不同转速工况下，分别研究了正常齿轮、裂纹齿轮和磨损齿轮的故障特征，并辨识出齿轮系统的不同运行工况。对比验证后表明：概率密度估计法对齿轮故障辨识效果较好，方法简便，提高了诊断效率，能够更好地应用于工程实际的齿轮故障诊断。