三峡升船机是典型的齿轮齿条爬升式垂直升船机,依靠齿轮齿条的啮合以及驱动系统带动齿轮转动完成升船机的升降工作。为了保证升船机的安全运行,设计升船机齿轮齿条在线监测与故障诊断系统具有理论意义与工程价值。本文基于三峡升船机齿轮齿条的实际情况,设计了三峡升船机齿轮齿条故障诊断系统,主要包括以下内容:（1）根据三峡升船机齿轮齿条、齿轮轴轴承的实际情况,设计了三峡升船机齿轮齿条故障诊断系统。详细的阐述了齿轮齿条故障诊断系统的结构、硬件的选取,利用MATLAB设计出实现故障信号分析诊断的软件。该系统实现了振动信号的检测、采集、无线传输;该软件实现了信号的实时监测、诊断和记录。（2）在三峡升船机齿轮齿条故障诊断软件设计中,提出了基于变分模态分解、一维卷积神经网络、低秩分解的综合故障诊断方法。采用了变分模态分解的方法,实现了信号的降噪以及轴承振动信号与齿轮齿条振动信号的分离;利用一维卷积神经网络的方法,通过训练和学习,实现了齿轮齿条振动信号的故障诊断,齿轮齿条六种状态识别准确率为93.5%,识别出故障所在信号段的准确率为91.0%,具有较高的精度;利用轴承故障振动信号在时频域上具有低秩性,噪声信号在时频域上具有稀疏性的特点,采用低秩分解的方法,实现了轴承故障瞬态信号的重构以及故障诊断,轴承三种故障重构后的信号的故障特征频率与理论值相差较小。外圈故障低秩分解的故障特征频率与理论值相差1.4%,内圈故障低秩分解的故障特征频率与理论值相差0.2%,滚动体故障低秩分解的故障特征频率与理论值相差0.5%。（3）为了验证基于变分模态分解、一维卷积神经网络、低秩分解的综合故障诊断方法,由于缺少原型观测数据,因此需模拟三峡升船机齿轮齿条振动信号。根据三峡升船机的实际情况,分别分析了齿轮齿条故障振动信号、轴承故障振动信号的类型与特征。利用冲击级数模型,模拟了齿轮齿条振动信号;基于轴承各类故障的故障特征频率理论值,利用脉冲信号模拟了齿轮轴轴承的故障振动信号。考虑了水体晃动、承船厢振动、主减速器内部振动、同步轴振动、小齿轮托架机构振动、水泵、输水系统、润滑泵站、液压系统以及噪声等干扰因素,利用MATLAB建立了三峡升船机齿轮齿条振动信号数据库。