本文系统地论述了遗传程序设计的理论，具体分析了适应值函数、遗传操作算子在遗传操作的过程中所具有的重要作用及其应用方法。研究并实现了用遗传程序设计进行故障原始特征参数的优化组合的方法，通过这种方法得到一优质的复合特征参数，可以以较高的概率进行故障的模式识别，并且在MATLAB环境下实现了该算法系统。该算法系统由大量的即插即用的M函数构成，可以根据待研究对象的具体情况选择相应的遗传控制参数，为研究和应用遗传程序设计提供了有力的工具。 对机械故障特征的分析方法包括时域分析法、频域分析法、小波分析方法进行了介绍，给出了小波分析理论在处理时变信号中所具有的显著特点与优势。对信号进行小波变换，可获得一小波系数序列，根据信号与该小波系数序列之间存在着的一一对应关系，在该小波系数序列的基础上，建立了反映故障模式的原始参数集合。再通过遗传程序设计方法对建立的原始参数进行优化组合，得到优质特征参数，实现了故障的模式识别，反映了所构造的基于小波系数的原始特征参数能够较好的把握住信号的主要特征。 最后将基于遗传程序设计的特征提取方法用于齿轮的故障诊断。并根据实验需要建立了室内变速箱齿轮实验系统，制定了齿轮典型故障的模拟方案，采集相应状态下的振动信号，提取相应的时域参数及小波参数，利用遗传程序设计方法对提取的特征参数进行处理分析，实现了齿轮故障的模式识别。