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根据滚动轴承故障信号的非平稳特点及振动信号的强噪声背景，提出一种基于固有时间尺度分解（ITD）和灰色关联度的轴承故障诊断方法。首先利用ITD法将轴承振动信号分解为若干个固有旋转分量，进而提取故障特征参数，然后通过计算标准故障模式与待识别样本的灰色关联度对轴承故障类型进行判断。实例表明， ITD法可较好地分解轴承故障振动信号，结合灰色关联度可成功用于轴承故障在线监测与诊断，有效识别轴承工作状态。