振动信号分析、识别和处理的理论与技术方法,是设备振动监测与诊断的基础,在多个领域得到了广泛应用。由于机械结构的复杂性,传统的信号处理方法对高频段细化分析及非平稳信号分析难以取得满意的结果。所以,很有必要研究新的信号处理方法,以便提取故障特征频率。本文提出的谐波小波及谐波小波包方法是一种新的信号处理方法。本文介绍了谐波小波分析的理论方法,分析了谐波小波包分析的理论方法,并给出了谐波小波及谐波小波包的工程实现技术。在此基础上,提出将谐波小波及谐波小波包分析用于若干振动信号的分析,分析结果表明,该方法能够有效地实现非平稳信号中故障信号的提取,对故障信号具有更高的分析精度。针对滚动轴承故障信号的特点,本文提出基于谐波小波包的滚动轴承故障诊断方法。本文首先分析了滚动轴承的主要失效形式及振动机理,并介绍了滚动轴承的一些常用的故障诊断方法。其次将谐波小波包方法引入滚动轴承故障诊断中,分别对滚动轴承内圈故障、外圈故障和滚动体故障进行谐波小波包分析,分析结果表明,谐波小波包方法能够有效地诊断出轴承故障。最后提出将谐波小波包方法用于大型旋转机械——磨机的状态监测,研究结果表明,谐波小波包方法能够准确地监测磨机的运行状态,证明了此方法在工程应用中具有很高的价值。