在齒輪箱的故障診斷中，一般只需給出是否產生故障和故障發生的位置。根據振動信號的特點，一般常見的典型故障形式有：
齒形誤差是指齒輪齒形偏離理想的齒廓線，其中包括製造誤差、安裝誤差和服役後產生的誤差。這裡主要指在齒輪投入使用後產生的齒形誤差，包括齒麵塑性變形、表面不均勻磨損和表面疲勞等。斷齒也造成齒形誤差，但由於其振動信號的特徵與上述這些齒形誤差有著明顯的差異，所以把它列為單獨的故障形式，以便於故障診斷。
齒輪均勻磨損主要是指齒輪投入使用後在嚙合過程中出現的材料摩擦損傷的現象，主要包括磨粒均勻磨損和腐蝕均勻磨損。齒輪輪齒均勻磨損時不會造成嚴重的齒形誤差，其振動信號的特徵也大有差別，所以不歸結為齒形誤差。
軸不對中主要是指聯軸器兩端的軸由於設計、製造、安裝或者使用過程中的問題，使軸系雖平行但不對中，造成軸上的齒輪產生分布類型的齒形誤差。振動信號與單一齒輪齒形誤差不同的是，軸不對中時所有軸上的齒輪均會產生齒形誤差而導致信號的調製現象。
斷齒是一種齒輪的嚴重故障，主要有疲勞斷齒和過載斷齒兩種形式，其中大多數為疲勞斷齒。斷齒時其振動信號衝擊能量大，不同於齒形誤差和齒輪均勻磨損。
箱體共振是由衝擊能量激勵起齒輪箱箱體的固有頻率而產生的共振現象。箱體共振產生很大的衝擊振動能量，是一種非常嚴重的故障，一般是由箱體的外部激勵而引起的。
齒輪箱中軸也經常產生故障。當軸產生輕度彎曲時，也會導致該軸上的齒輪產生齒形誤差。與單一齒輪齒形誤差故障不同的是，軸彎曲時該軸上所有齒輪均會產生較大的齒形誤差。
軸嚴重彎曲是齒輪箱的一種較為嚴重的故障形式。當軸發生嚴重彎曲時，將產生較大衝擊能量，造成嚴重的後果，其振動信號也不同於輕度彎曲。
軸不平衡是齒輪箱中軸的一種典型故障。所謂不平衡，是指軸由於偏心的存在而引起的不平衡的振動，這種偏心可以是由於製造、安裝和投入使用後的變形產生。當產生軸不平衡時，在齒輪傳動中也將導致齒形誤差，但這種故障與單純的齒形誤差有著明顯的區別。
軸向竄動主要發生在使用斜齒輪的情況下，當同一軸上有兩個同時參與嚙合的斜齒輪，而軸向又沒有很好的定位與鎖定裝置時，有時就會發生軸向竄動現象，這主要是由於其軸向受力不平衡造成的。軸向竄動將嚴重影響齒輪傳動精度和平穩性，還可能造成齒輪輪齒端面的衝擊磨損，是一種較為嚴重的故障。
齒輪箱中滾動軸承的典型故障為內、外環和滾動體的疲勞剝落和點蝕。軸旋轉時，內、外環和滾動體在接觸過程中會發生機械衝擊，產生被稱為衝擊脈衝變動幅度較大的力。齒輪箱中滾動軸承發生故障時，其能量較齒輪產生的振動能量小得多，因而是診斷的難點之一。