本发明属于故障检测技术领域，涉及一种齿轮箱故障缺陷检测系统，包括齿轮箱输入轴、接近传感器、振动传感器、齿轮箱输出轴、数据采集单元、主控制单元和人机交互系统；所述数据采集单元采用模块化方式组建，电连接所述接近传感器、振动传感器和主控制单元，数据采集单元通过贝塞尔低通滤波、中值滑动平均双重滤波实现键相检测信号的异常数据剔除，完成振动信号和键相检测信号的模拟数字转换并将其传至主控制单元；所述主控制单元电连接所述人机交互系统，主控制单元以获得的齿轮输入轴和输出轴转速为基准，对振动信号进行频谱转换和分析，获取齿轮的功率谱、包络谱和时域同步均值并送入振动故障诊断模型，获得振动诊断值。