本发明提供了一种齿轮非线性振动故障诊断实验平台，用于齿轮振动故障诊断技术领域。实验平台中齿轮减速器的两个齿轮以悬臂结构形式，分别连接输入轴和输出轴；输入轴和输出轴都通过两个以上具有一定间距的轴承固定在轴承座上；输出轴通过皮带与负载伺服电机相连；轴承座上布置有振动传感器；振动传感器与信号放大器电气连接，信号放大器放大的信号经数据采集卡传送给信号处理计算机；驱动伺服电机和负载伺服电机都通过相应的控制器和人机界面进行参数设置和状态监测。本发明振动干扰小，齿轮拆卸方便，通过伺服电机加载可以对齿轮进行精确加载，避免了机械加载带来的振动以及空载时齿轮的拍振现象，而且结构简单。