为提高船舶推进装置的安全性和可靠性，满足现代预防维护制度和自动化系统的要求，对船舶轴系进行扭振状态监测和故障诊断具有十分重要的意义。船舶轴系结构的复杂、工况的多变、工作环境的恶劣，决定了对其进行状态监测与故障诊断的困难性，而在实船上进行扭振测试和故障诊断的实验也缺乏安全性和经济性。本文以PC机为核心，FFT和小波变换为分析手段，多分辨率奇异谱熵和多支持相量机为诊断方法开发了一套扭振在线监测和故障诊断系统，并从检测该系统的准确性和可靠性出发，研制了一种基于相似原理和模块化结构的船舶轴系扭振新型试验平台，在试验平台上进行了多种工况的实验研究，结果表明该试验平台能真实可靠模拟船舶推进系统的工作状况，开发的在线监测和诊断系统能准确有效反映轴系扭转振动状况，及时进行故障预警。 论文的主要研究内容包括: 1、根据船舶推进轴系的扭转振动特点，采用模块化的设计方法开发了一套新型的船舶轴系扭振试验平台。从相似性原理出发，详细设计了试验平台的各个模块并阐述了其功能特点，建立了推进轴系扭振特性的数学计算模型。 2、进行了扭转振动测量原理的研究，比较了几种测量扭转振动的方法，分析了影响扭转振动测量精度的因素，如齿轮分度和采样频率等，探讨了测点布置和传感器的选型，针对本文试验平台的测试要求，选用光电传感器和码盘进行轴系扭转振动的测量。 3、开发了一套基于Windows的轴系故障在线监测及报警系统，对该系统的总体框架、功能模块、实现技术和测试方案进行了设计，并根据设计要求对系统软硬件进行了选型。通过测试样本的验证，认为可以准确、有效地对轴系的工作状态和故障类型进行分类和识别，达到了预期的效果。 4、进行了扭振特性和故障诊断实验研究，对变载、变速、偏心、不对中、打滑等工况和故障进行了台架实验，绘制了扭角和转速、振幅和频率随激振力、负载的变化图谱，分析了在各种工况和故障下的时、频波形分布特点，获取诊断特征值并记录各种工况和故障的测试样本，为监测诊断系统准确、有效地进行故障识别和诊断提供了基础数据支持。