在现代化生产中，机械设备系统的状态监测和故障诊断问题越来越受到重视，它具有很大的实用价值和经济价值。近年来，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。柴油机作为机械设备领域的一部分，由于其用途的广泛性使得故障诊断的研究更具有重要意义。本文在总结和汲取别人研究成果的基础上，引入分形理论，分析柴油机表面振动信号，对柴油机的正常状态及故障状态进行了对比研究。 首先，在组建硬件平台的基础上，开发了一套以VB为软件平台的柴油机振动数据采集系统。整个系统能够实现不同通道、不同频率、不同增益的振动数据采集以及不同格式的数据保存，能够进行基于分形的数据分析。同时，该系统还能够用于柴油机振动状态监测，对振动波形进行实时显示，实时分析，对历史振动加速度生成报表等。 然后，从柴油机表面振动信号的产生机理出发，论述了柴油机的主要激振源、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，利用柴油机表面振动信号对其进行不解体故障诊断是可行的。 接着，针对柴油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，利用变换法计算振动曲线的分维数。通过对正常状态下和三种故障状态下柴油机振动信号的分析，发现故障状态下柴油机波形比正常状态下更复杂，更不规则，其分维数有明显的增大趋势，说明利用分维数刻划柴油机振动信号效果是明显的，这是利用分形进行柴油机不解体诊断的依据。 最后，本文介绍了分形诊断存在的一些不足之处以及软件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。