针对汽车传动轴故障振动信号的循环平稳特性和现实条件下难以获得大量故障样本的实际情况，提出一种2阶循环谱和支持向量机相结合的故障诊断方法。通过实车传动轴附加不同数量的平衡片来模拟不同程度的传动轴不平衡故障，然后采用2阶循环谱对传动轴的振动信号进行分析，通过扫描循环频率域的方法分离信号调制源提取传动轴转频半频处的循环频谱幅值。分析发现该循环谱幅值随着传动轴故障程度的增加明显增大，故将其作为支持向量机的输入特征向量，以判断传动轴故障。试验结果表明：该方法在小样本的情况下能精确的诊断传动轴故障。