本文提出一种新的非平稳非线性信号特征提取方法.首先,利用Chebyshev插值法建立非平稳信号的最佳一致逼近函数;然后,通过对该函数进行偏正交分解获取对应的特征值及特征向量.特征值及特征向量作为信号特征,具有较高的稳定性.该方法计算量少,具有较高的模式稳定性.运用该方法通过对CWRU (Case Western Reserve University Bearing Data Center)轴承数据分析计算,得到正常滚动轴承与各类故障滚动轴承的特征值向量.实验表明:特征值向量与正常滚动轴承,故障滚动轴承有明显的差异,取得了良好的分类效果.