齿轮箱中一般都包含有齿轮、滚动轴承和轴，而且在这三类主要零部件失效时产生的故障通常会互相影响，所以分析齿轮、滚动轴承和轴的主要失效形式对齿轮箱故障诊断具有重要的意义。
通常齿轮投入使用后，由于齿轮制造不良或操作维护不善，会产生各种形式的失效，致使齿轮失去正常功能而失效。失效形式又随齿轮材料、热处理、安装和运转状态等因素的不同而不同，常见的齿轮失效形式有：齿轮磨损、齿面胶合和擦伤、齿面接触疲劳、弯曲疲劳与断齿。
在齿轮箱中，轴和轴系常见的失效形式有：轴有较严重的不平衡、轻度弯曲和严重弯曲，轴系通过联轴器联轴器连接时存在不对中现象。
在齿轮箱中，滚动轴承的失效形式有：内环、外环和滚动体的点蚀和疲劳剥落、保持架损坏。
在齿轮箱中，轴的失效和滚动轴承的失效形式多数情况下也会引起齿轮的啮合状态变化，表现为齿轮的失效。