近年来，机械设备故障诊断技术在国内外得到了较大的发展，在国民生产中起到了重大的作用。活塞发动机作为机械设备领域的一部分，由于其用途的特殊性使得故障诊断的研究更具有重要意义。　　首先，本文在总结和汲取已有研究成果的基础上，结合实际课题要求，引入适用于非平稳信号分析的新方法，从活塞发动机表面振动信号中获取故障特征信息，有效实现了活塞发动机的故障诊断。近几年来，有许多国内外学者对此进行了很多研究，提出了故障诊断的新方法、新技术。把分形理论应用于机械系统故障诊断领域，是近年来国内外学术界的新动向。运用分形理论，不仅可以定性，而且可以定量地分析系统的运动状态，从而实现对复杂机械系统的故障诊断。　　然后，从活塞发动机表面振动信号的产生机理出发，论述了活塞发动机的主要激振源、表面振动响应信号及它们之间的内在关系，同时分析了振动信号的传递路径。研究表明，利用活塞发动机表面振动信号对其进行不解体故障诊断是可行性的。　　接着，针对活塞发动机系统的非线性和表面振动信号的非平稳特性，引入分形分析方法，计算振动曲线的分形维数。通过对正常状态下和四种故障状态下活塞发动机振动信号的分析。通过对活塞发动机表面振动信号的进行测试、分析、诊断及经验的积累，提出了一种实用型振动识别的方法，并作了简单理论验证，该方法在活塞发动机故障诊断中起到了积极的作用。　　最后，本文介绍了分形诊断存在的一些不足之处以系统需要补充及扩展的部分，对将来的继续研究提出了建议。