本文在江苏大学测控技术研究所对拖拉机齿轮箱故障诊断系统进行研究的原有基础上，提出了基于CPLD和单片机双片结构的拖拉机齿轮箱齿轮故障诊断仪的设计方案，并进行了实验开发。 文中阐述了齿轮箱故障诊断的重要意义、齿轮箱故障诊断技术及设备的发展现状及趋势；深入研究了齿轮的故障类型、齿轮故障发生的机理以及故障诊断方法，从时域和频域两方面详细分析了齿轮故障特征参数的提取，结合概率统计方法分析了所选参数的正确性和合理性；在系统整体结构上，采用了CPLD和单片机的双CPU结构设计，充分发挥CPLD芯片的运算优势和单片机的控制功能，便于系统设计模块化；以单片机为CPU的故障诊断模块是本故障诊断仪的核心，文中从单片机系统的扩展、按键模块、报警器以及液晶显示等硬件设计部分做了详细的分析，并对硬件抗干扰的一些方法和技巧进行了探索；从按键选择、液晶显示、故障诊断、数据通讯等四个方面进行系统软件设计，采集模块和诊断模块之间采用串口通讯，对齿轮故障实行巡回监测；系统采用统计模式识别和模糊模式识别相结合的算法，分别选取欧氏距离和海明贴近度作为状态监测和精确诊断的分类函数，简化计算量，便于系统及时作出响应，提高识别率；采用故障模拟方法在齿轮箱中最易发生故障的齿轮上模拟了断齿、裂纹和磨损等故障类型，并采集大量数据标本，建立了可扩展的故障诊断数据库；采用MATLAB软件对数据进行模拟分类，从而验证了本实验中所选用特征参数的有效性和合理性。