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故障机理诊断技术的发展，使得它可以从原来的出发点——探寻故障信息规律，进步到了探求故障发生的原因，以致能够对用户提供更好的、虽不能“优生”但可以“优育”的建议，即先进维修。
设备是一个有机的系统，各种部件互相依存，相互制约，否则就不能工作。
故障机理诊断注重对客观机械装备的结构关系、力学环境和运行过程的研究，然后基于“结构完整性”理论进行综合分析，研究内因，也研究外因，通过建立故障发生机理的物理模型，研究故障信息的特征，从而建立信息特征与故障现象和原因之间的联系，作为基于确切的特征信息识别故障的基础。显然，它强调所提取的信息与所关注的故障机理之间的对应关系，为了解故障发生的原因准备了条件，而若干仅凭对大量正常机器的信息和有故障机器的信息进行统计的模糊诊断则很难具备此能力。
外因是条件，内因是根据。许多零部件经受了长寿命试验，但同型的新部件在组合于机器中后，在一批机器上故障多发，而在另一批同型机器上却能安全服役。某型号的轴承，在不同的而功率相近的齿轮箱同一部位工作，有的多发故障，有的却故障很少。特别是，损坏的轴承时常表现为定点疲劳。零件的内因不变，则故障的原因就必然归于外因条件。先进的维修，就不应是仅仅更换故障零件，而应当消除导致该零件加速失效的外因。如果外因不能排除，就需要选用不受或较少受该外因影响的、具有特殊内因的部件。
例如，因为认识的局限性，设计者可能忽视传动系统的特殊载荷条件，总以为所驱动的平行齿轮没有强大的径向力；减速器设计者未必对轴承与齿轮的特殊匹配需求加以考虑，也许以为轴承、齿轮的载荷是均布的等等。
为了实现故障信息的提取、识别和故障预警，故障诊断工作者需要研究机器部件最早发生疲劳的原因和信息特征，特别是研究机器多发故障的原因和信息特征，找出最能支持早期故障预警的信息规律。这种研究，实际上是从机器的安全和可靠性角度，对机器作深层次的认知。而机器的设计师主要考虑的可能是实现机器的性能和常规的、相对理想的载荷条件。
研究这种故障机理和据此提升的“一种减少齿轮传动系统故障率的轴承、齿轮匹配设计制造方法”[1]，可以用数学模型描述故障多发的规律，从而可以预先识别设备的缺陷。
4. 故障诊断与先进维修和设计创新
4.1 关于轴承齿轮的匹配设计和维修问题
如图5所示：某齿轮箱的设计虽然要求中速轴和高速轴两个传动齿轮之间必须留有合理的间隙，不允许大小齿轮的齿顶挤压另一个齿轮的齿沟。但如果电机轴与齿轮箱高速轴不对中如图6，该外部条件就将消除齿轮间隙，小齿轮两端的轴承都将承受附加径向载荷，成为诱发故障的外因；由于轴承的游隙远小于齿轮的间隙，于是，当高速轴前端轴承的内环受到来自联轴器和齿轮某对齿所施加的径向力时，如果该力正好作用于一个滚子（而不是两个滚子之间），则该作用力就通过该滚子传递到轴承的外环，破坏了设计者期望的至少由两个甚至多个滚子承受载荷的理想条件，这无疑要引起固定的外环和转动到该承载区的内环定点疲劳。同理，如果某齿轮总是有某几个齿在啮合时产生上述的受力机制，则这几个齿或其齿沟也将发生定点疲劳，甚至引起该齿轮轴的定向疲劳、裂纹、折断。这种事例在铁路车辆传动系统中常有发生。
