三、故障诊断是设计创新的认识论基础
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，却不能达到预期的寿命。这种现象在齿轮传动系统的齿轮和轴承中以及轨道交通车轮轴承中屡见不鲜。
有了故障诊断手段，特别是引入故障机理诊断理论之后，可以借助于这些认识论条件，识别上述问题的根源。
因为认识的局限性，为上述零部件试验所施加的载荷条件往往不符合实际运用的条件。在航空航天领域，在设计一种零部件的试验方案时，有一条必须的前提，即载荷谱调查。即按照系统工程的理念，调查该零部件在实际使用中承受的载荷条件，作为设计试验载荷条件的指南。而在多数通用装备的设计中，则较少关注这一环节，电机设计者很少考虑传动系统的特殊载荷条件，总以为所驱动的平行齿轮既没有强大的径向力，也不附加轴向力；减速器设计者也不考虑轴承与齿轮的特殊匹配，也许以为轴承齿轮的载荷是均布的等。
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、相对理想化了的载荷条件。
仅以齿轮传动装置中每两根轴的齿轮与轴承为例，传统的设计也许考虑了足够的强度和裕度。但故障诊断却发现，同型号的电动机，驱动不同的齿轮啮合副时，有的多发轴承或齿轮故障，有的却很少发生特别是，损坏的轴承或齿轮时常表现为多处均布的定点疲劳。
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”，可以用数学模型描述故障多发的规律，从而预言，不当的设计就必然引起该类故障。
两个传动齿轮之间必须留有合理的间隙，不允许A齿轮的齿顶挤压B齿轮的齿沟。如果外作用力消除了该间隙，则两个齿轮的支撑轴承都将受到附加作用力，成为诱发故障的因素。支撑齿轮的轴承必须有游隙，否则不能运转，而轴承的游隙应当远小于齿轮的间隙。于是，存在这样一种可能，当轴承的内环受到来自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，破坏了轴承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、切断。特别在轴承的游隙或轴的定位发生问题引起齿轮间隙消失时，问题便更加严重具体。分析如下：上述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，要求对所设计的齿轮传动系统进行分析计算，满足所选的齿轮、轴承参数不违反上述设计方法的要求，以期在保障满足齿轮传动系统常规设计要求的前提下，进一步减少发生集中疲劳的几率和降低故障发生率。通常的方法是针对按传动要求设计选定的传动部件参数，按照“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”进行计算，如果发现存在不符合此设计方法的因素，就调整原设计参数，直至既符合常规设计要求，又符合本设计方法。
下面的实例分析了若干仅仅符合常规设计要求而没有考虑本设计方法的现有国产机车传动装置的实例，揭示了其疲劳集中部件及其疲劳集中程度，列举了故障诊断发现对应故障的报告，以及相应的故障部件照片。为降低故障率而改进设计的理论提供了实践依据。
例1：DF4DK机车齿轮传动系统防止轴承、齿轮和轴疲劳集中的参数匹配状况分析计算（摘要）。