稀疏表示在图像处理领域、音频处理领域有着广泛应用,将稀疏表示理论应用在振动信号处理领域可以高效地表示出信号的周期性成分。通过对Adams系统仿真和实测信号的转子耦合故障数据进行稀疏表示,研究了稀疏表示下转子不平衡-轴承耦合故障的振动特性以及故障间相互影响规律。结果表明,耦合故障下轴承故障通常会被淹没,且相较于不平衡故障表现出弱故障特征。针对转子不平衡-轴承耦合故障中轴承故障特征不易提取这一问题,采用基于Gabor原子的稀疏表示方法匹配转子不平衡-轴承耦合故障振动信号中的周期性振动成分,并通过谱峭度算法寻找冲击信号所在频段进行轴承故障特征提取,通过对多组实测信号分析,验证了该方法的有效性。