针对轴承传动本身具有非线性而在传统故障诊断中又被忽略掉的问题，运用最大李雅普诺夫指数进行齿轮箱轴承运行混沌状态的辩识，然后采用关联维数对轴承故障进行准确定位。通过实验获取齿轮箱轴承的外圈故障、内圈故障、滚动体故障和正常状态的振动信号，并进行小波包去噪，对去噪信号分别计算各种状态下的最大李雅普诺夫指数和关联维数，得出各故障状态下对应的混沌状态和分形维数，可将此分形维数作为特征向量进行轴承故障诊断。在进行系统状态辨识和关联维数计算的同时讨论了嵌入维数、延迟时间和元标度区的确定方法。