由于旋转机械设备本身结构以及运行特点等因素的影响,采集到的振动信号具有循环平稳的特点。循环平稳信号是非平稳信号的一种特殊情况,采用传统的基于平稳性基础上的分析方法对采集到的信号进行分析处理往往难以奏效。本文结合齿轮振动信号的特点,对循环平稳理论及其在齿轮故障诊断的应用方面做了研究。对仿真信号进行一阶循环矩、循环自相关函数的计算,说明循环平稳信号具有一阶以及二阶循环平稳性的条件,并由仿真信号的循环自相关函数谱图找出其谱线分布的特点,从而使计算简化,图形便于分析,为进一步的应用于工程实际打下基础。对齿轮啮合仿真信号的循环自相关函数进行分析,结果表明这种分析方法对于乘性噪声为实平稳机过程时有很好的降噪作用;同时经过比较,循环自相关函数具有比其他传统解调方法更为全面的解调作用,可以提高分析时的准确性与正确性。对高阶循环统计量的降噪性能进行研究,经过比较,高阶循环累积量具有更好的抵御噪声和干扰的能力,更适于分析工程实际中的信号。针对包含乘性噪声和加性噪声的仿真信号,通过延时为零的三阶循环累积量分析,表明其有很好的降噪、抗干扰的能力,并可以辅助分析调制频率。最后,将以上方法应用于齿轮箱试验台的数据分析中,取得了较好的效果。