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机械可靠性设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解并掌握机械可靠性设计的基本概念、原理和方法；2. 使学生了解机械系统失效的类型及其影响因素，能够运用可靠性理论分析机械故障；3. 引导学生掌握可靠性数学模型，并能运用相关软件进行机械可靠性分析与设计。
技能目标：1. 培养学生运用可靠性理论解决实际工程问题的能力；2. 提高学生运用计算机软件进行机械可靠性分析与设计的能力；3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱机械工程，关注机械可靠性设计领域的发展；2. 增强学生的工程意识，培养其严谨的科学态度和良好的职业道德；3. 引导学生认识到机械可靠性设计在工程领域的重要性和价值，提高其社会责任感。
本课程针对高年级本科或研究生阶段的学生，充分考虑学生的知识背景、认知能力和实践需求。
通过本课程的学习，使学生能够将理论知识与实际工程相结合，提高解决实际问题的能力，为今后从事机械设计与制造领域的工作打下坚实基础。
同时，注重培养学生的团队协作、沟通表达等综合素质，使其成为具有创新精神和实践能力的高素质工程技术人才。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 机械可靠性设计基本概念：介绍可靠性、失效、故障等基本概念，分析可靠性指标及其计算方法。
2. 机械系统失效类型及影响因素：阐述机械系统失效的类型，探讨应力、应变、温度、湿度等影响因素。
3. 可靠性数学模型：讲解可靠性数学模型的基本原理，包括概率论、数理统计、随机过程等。
4. 可靠性分析与设计方法：介绍常见的可靠性分析方法，如故障树分析、事件树分析、蒙特卡洛模拟等，以及可靠性设计方法。
5. 计算机软件应用：教授常用可靠性分析与设计软件的操作方法，如MATLAB、ANSYS等。
6. 实践案例：分析典型机械可靠性设计案例，使学生了解实际工程中的应用。
教学内容依据以下教材章节组织：1. 《机械可靠性设计》第一章：基本概念与方法；2. 《机械可靠性设计》第二章：失效类型及影响因素；3. 《机械可靠性设计》第三章：可靠性数学模型；4. 《机械可靠性设计》第四章：可靠性分析与设计方法；5. 《机械可靠性设计》第五章：计算机软件应用；6. 《机械可靠性设计》附录：实践案例。
机械设计中的可靠性设计与分析方法在机械设计中，可靠性是一个非常重要的考虑因素。
随着科技的进步和社会的发展，人们对机械产品的要求越来越高，不仅要求其性能卓越，还要求其具有较长的使用寿命和高度的可靠性。
因此，在进行机械设计时，可靠性设计与分析方法成为了必不可少的一环。
一、可靠性设计方法可靠性设计方法是指在产品设计过程中，通过采用合理的设计原则和方法，保证产品具有较高的可靠性。
其核心是通过分析各种失效模式，找出导致失效的主要原因，并采取相应的设计措施来提高产品的可靠性。
1.1 分析失效模式为了提高产品的可靠性，首先要对可能的失效模式进行分析。
失效模式是指机械产品在工作过程中可能发生的各种故障形式。
通过对失效模式进行深入了解，并归纳总结各种典型的失效特征和失效原因，可以为设计人员提供有效的依据。
1.2 寿命试验为了评估产品的可靠性，设计人员通常会进行寿命试验。
有了寿命试验的数据支撑，设计人员可以对产品的可靠性进行定量分析。
通过寿命试验可以了解产品在实际工作环境下的寿命表现，并找出可能存在的问题，为产品的改进提供依据。
1.3 故障模式和影响分析为了进一步提高产品的可靠性，可进行故障模式和影响分析（Failure Mode and Effect Analysis，简称FMEA）。
FMEA是一种以故障模式为基础的系统性分析方法，通过对系统的各种故障模式进行分析，评估其对系统性能的影响，从而找出导致失效的主要原因，并采取相应的设计措施进行改进。
二、可靠性分析方法在机械设计中，可靠性分析方法主要是为了评估设计方案的可靠性，并选择出最佳的设计方案。
2.1 可靠性数学模型可靠性数学模型是一种通过数学方法对产品可靠性进行量化评估的工具。
通过建立合适的可靠性数学模型，可以对产品的失效概率、失效密度、可靠度等进行定量分析，为设计人员提供科学的依据。
2.2 误差拟合法误差拟合法是一种常用的可靠性分析方法。
它通过将实测数据与某一分布函数进行比较，从而找出最佳的分布函数，并利用该分布函数进行概率推断。
机械产品的可靠性设计与分析在当今高度工业化的社会中，机械产品在各个领域都发挥着至关重要的作用。
从日常生活中的家用电器到工业生产线上的大型设备，从交通运输工具到航空航天领域的精密仪器，机械产品的可靠性直接影响着人们的生活质量、生产效率以及生命财产安全。
因此，机械产品的可靠性设计与分析成为了机械工程领域中一个极其重要的研究课题。
可靠性设计是指在产品设计阶段，通过采用各种技术和方法，确保产品在规定的条件下和规定的时间内，能够完成规定的功能，并且具有较低的故障率和较长的使用寿命。
可靠性分析则是对产品的可靠性进行评估和预测，找出可能存在的薄弱环节，为改进设计提供依据。
在机械产品的可靠性设计中，首先要进行的是需求分析。
这就需要充分了解产品的使用环境、工作条件、用户要求以及相关的标准和规范。
例如，对于一台用于户外作业的工程机械，需要考虑到恶劣的天气条件、复杂的地形地貌以及高强度的工作负荷等因素；而对于一台家用洗衣机，需要重点关注其洗涤效果、噪声水平和使用寿命等方面的要求。
只有明确了这些需求，才能为后续的设计工作提供正确的方向。
材料的选择是影响机械产品可靠性的重要因素之一。
不同的材料具有不同的物理、化学和机械性能，因此需要根据产品的工作要求和使用环境，选择合适的材料。
例如，在高温、高压和腐蚀环境下工作的零件，需要选用耐高温、耐高压和耐腐蚀的材料；对于承受重载和冲击载荷的零件，则需要选用高强度和高韧性的材料。
同时，还要考虑材料的成本和可加工性等因素，以确保产品在满足可靠性要求的前提下，具有良好的经济性。
结构设计也是可靠性设计的关键环节。
合理的结构设计可以有效地减少应力集中、提高零件的承载能力和抗疲劳性能。
例如，采用圆角过渡可以避免尖锐的棱角引起的应力集中；采用对称结构可以使载荷分布更加均匀；采用加强筋和肋板可以提高结构的刚度和强度。
此外，还需要考虑结构的装配和维修便利性，以便在产品出现故障时能够快速进行维修和更换零件。
机械产品可靠性设计与评估在现代工业生产中，机械产品的可靠性至关重要。
可靠性不仅关系到产品的质量和性能，更直接影响着用户的满意度和企业的声誉。
本文将深入探讨机械产品可靠性设计与评估的相关内容。
一、机械产品可靠性的重要性机械产品在我们的日常生活和工业生产中无处不在，从简单的家用工具到复杂的工业设备，它们的正常运行都依赖于其可靠性。
如果机械产品不可靠，可能会导致生产中断、设备损坏、甚至危及人员安全。
例如，在航空航天领域，一个关键零部件的失效可能会引发严重的事故；在制造业中，生产设备的频繁故障会导致生产效率低下和成本增加。
因此，提高机械产品的可靠性是保障生产安全、提高经济效益和增强市场竞争力的关键。
二、可靠性设计的基本原则1、预防故障原则在设计阶段就要考虑如何预防可能出现的故障。
这包括选择合适的材料、优化结构设计、合理确定零部件的尺寸和形状等。
通过对潜在故障模式的分析，采取相应的预防措施，从源头上降低故障发生的可能性。
2、简化设计原则越复杂的设计往往意味着更多的潜在故障点。
因此，在满足功能需求的前提下，应尽量简化机械产品的结构和零部件数量，降低制造和维护的难度，提高产品的可靠性。
3、标准化和通用化原则采用标准化和通用化的零部件可以提高产品的互换性和可维修性。
标准化的零部件经过了长期的实践检验，其质量和可靠性更有保障。
4、冗余设计原则对于一些关键的系统或零部件，可以采用冗余设计，即设置备份或备用的部分。
当主部件出现故障时，备份部件能够立即接替工作，确保系统的正常运行。
三、可靠性设计的方法1、故障模式及影响分析（FMEA）这是一种在产品设计阶段对潜在故障模式进行分析的方法。
通过识别可能的故障模式，评估其对系统的影响，并制定相应的改进措施，以提高产品的可靠性。
2、可靠性预计根据零部件的可靠性数据和系统的结构，对整个机械产品的可靠性进行预计。
这有助于在设计阶段发现可靠性薄弱环节，及时进行改进。
3、稳健设计通过优化设计参数，使产品在受到各种不确定性因素（如材料性能波动、制造误差等）影响时，仍能保持良好的性能和可靠性。
机械设备的可靠性设计与评估引言：随着工业化和科技的快速发展，机械设备在现代工业生产中扮演着重要角色。
然而，机械设备可靠性的设计与评估一直是一个关键的问题，它关乎到生产效率、产品质量以及企业的经济效益。
本文将探讨机械设备的可靠性设计与评估，重点关注设计、测试和维修等方面。
一、可靠性设计可靠性设计是保证机械设备在使用过程中具备可靠性的关键环节。
它包括以下几个方面。
1.1 设备选择：在机械设备的可靠性设计中，首先需要选择适用于具体生产需求的设备。
这需要针对生产工艺和要求进行合理的规划和选择。
同时，还需要考虑设备的使用寿命、维修保养成本、性能指标等因素。
1.2 结构设计：机械设备的结构设计是保证其稳定性和耐久性的基础。
合理的结构设计能够减少机械设备在工作过程中的应力和变形，提高设备的可靠性和使用寿命。
此外，还需要考虑材料的选择、制造工艺和工艺流程等因素。
1.3 控制系统设计：在现代机械设备中，控制系统起着重要的作用。
通过合理的控制系统设计，可以提高设备的稳定性和可靠性。
控制系统的设计需要考虑到设备的工作状态、负载变化、环境条件等因素，以实现设备的稳定和安全工作。
二、可靠性评估可靠性评估是对机械设备进行全面的评估与测试，以确定其可靠性以及可能存在的故障和弱点。
可靠性评估包括以下几个方面。
2.1 寿命试验：寿命试验是通过模拟设备在长时间运行中可能遇到的各种工况和负载情况，来评估设备的寿命和可靠性。
通过对设备进行寿命试验，可以了解设备在各种条件下的工作稳定性和耐受性，并对设备的寿命进行预测和评估。
2.2 故障分析：故障分析是对设备可能出现的故障原因和机理进行分析，以确定故障的根本原因和解决方法。
通过故障分析，可以找出设备故障的规律性和共性，为设备维修和改进提供参考依据。
2.3 可靠性指标评估：可靠性指标评估是对设备可靠性的量化表达和评估。
常用的可靠性指标包括可靠性函数、故障率、平均修复时间等。
通过对这些指标的评估，可以了解设备的可靠性水平，为改进设备设计和维修提供指导。
机械产品结构可靠性设计的十种方法机械可靠性一般可分为结构可靠性和机构可靠性。
结构可靠性主要考虑机械结构的强度以及由于载荷的影响使之疲劳、磨损、断裂等引起的失效；机构可靠性则主要考虑的不是强度问题引起的失效，而是考虑机构在动作过程由于运动学问题而引起的故障。
机械可靠性设计可分为定性可靠性设计和定量可靠性设计。
所谓定性可靠性设计就是在进行故障模式影响及危害性分析的基础上，有针对性地应用成功的设计经验使所设计的产品达到可靠的目的。
所谓定量可靠性设计就是充分掌握所设计零件的强度分布和应力分布以及各种设计参数的随机性基础上，通过建立隐式极限状态函数或显式极限状态函数的关系设计出满足规定可靠性要求的产品。
机械可靠性设计方法是常用的方法，是目前开展机械可靠性设计的一种最直接有效的方法，无论结构可靠性设计还是机构可靠性设计都是大量采用的常用方法。
可靠性定量设计虽然可以按照可靠性指标设计出满足要求的恰如其分的零件，但由于材料的强度分布和载荷分布的具体数据目前还很缺乏，加之其中要考虑的因素很多，从而限制其推广应用，一般在关键或重要的零部件的设计时采用。
机械可靠性设计由于产品的不同和构成的差异，可以采用的可靠性设计方法有：1.预防故障设计机械产品一般属于串联系统.要提高整机可靠性,首先应从零部件的严格选择和控制做起。
例如，优先选用标准件和通用件；选用经过使用分析验证的可靠的零部件；严格按标准的选择及对外购件的控制；充分运用故障分析的成果，采用成熟的经验或经分析试验验证后的方案。
2.简化设计在满足预定功能的情况下，机械设计应力求简单、零部件的数量应尽可能减少，越简单越可靠是可靠性设计的一个基本原则，是减少故障提高可靠性的最有效方法。
但不能因为减少零件而使其它零件执行超常功能或在高应力的条件下工作。
否则，简化设计将达不到提高可靠性的目的。
3.降额设计和安全裕度设计降额设计是使零部件的使用应力低于其额定应力的一种设计方法。
机械系统的可靠性设计与维修策略优化随着工业技术的不断进步和发展，机械系统被广泛应用于各个行业领域。
在现代工业中，提高机械系统的可靠性是确保生产顺利进行和提高效率的关键因素之一。
本文将探讨机械系统的可靠性设计以及相应的维修策略优化。
一、机械系统的可靠性设计机械系统的可靠性设计是通过合理的工程规划和设计来保证系统正常运行的能力。
以下是一些关键因素：1. 设备选择：在设计机械系统时，应根据系统需求和操作环境选择合适的设备。
设备的质量和性能对系统的可靠性至关重要。
2. 故障预防设计：在设计过程中，应考虑故障可能发生的原因，并采取相应的预防措施。
例如，添加过载保护装置、使用耐久性好的材料等。
3. 强化结构设计：机械系统的结构设计应符合工程力学原理，确保系统能够承受正常工作条件下的负荷，并避免结构失效引起的故障。
4. 控制系统设计：合理设计系统的控制系统，包括传感器、计算机控制和自动化装置等，以确保机械系统的稳定性和可控性。
二、机械系统的维修策略优化机械系统在长时间运行后，难免会发生故障或出现部件损坏。
为了最大限度地减少停机时间和修理费用，维修策略需要进行优化。
以下是一些优化维修策略的推荐：1. 预防性维护：采取定期检查、润滑、更换部件等措施，以防止故障的发生或减小故障的概率。
通过预防性维护，可以在出现故障前提前发现并解决问题。
2. 条件监测：应用传感器和监测技术，对重要部件和系统参数进行实时监测和记录。
通过准确的检测结果，可以判断设备是否正常工作，并及时采取维修措施。
3. 在线维修：利用先进的网络技术和远程监控系统，实现在线维修。
通过远程诊断和操作，可以避免现场维修所需的时间和人力成本。
4. 故障分析：对发生故障的机械系统进行详细分析，找出故障原因和改进措施。
通过不断改进和优化，提高系统的可靠性和维修效率。
总结：机械系统的可靠性设计和维修策略优化是确保系统正常运行和提高效率的重要措施。
通过合理的设计和选择设备，预防性维护和条件监测，以及利用先进的技术和方法，可以提高机械系统的可靠性，并最大限度地减少故障发生对生产造成的影响。
机械可靠性设计1. 引言机械可靠性设计是在机械工程中至关重要的一个方面。
在设计机械系统时，通过考虑各种可能的故障和失效情况，以及如何预防和减轻这些故障和失效的影响，可以提高机械系统的可靠性和稳定性。
本文将探讨机械可靠性设计的基本原理和方法，并提供一些建议和指导。
2. 机械可靠性概述机械可靠性是指在特定的工作条件下，机械系统能够正常运行的能力。
机械可靠性设计的目标是使机械系统具有较高的可靠性，即在工作中不发生故障或失效的概率较小。
机械可靠性设计通常涉及以下几个方面：•设计阶段的可靠性分析和评估：在设计过程中，通过应用各种可靠性工具和技术，分析和评估机械系统的可靠性。
•可靠性指标的确定：根据系统的工作条件和要求，确定合适的可靠性指标，如失效率、可靠度、平均无故障时间等。
•故障预防和控制：通过合适的设计措施和工程标准，预防和控制机械系统的故障和失效。
•故障排除和修复：在机械系统故障发生时，及时排除故障并进行修复，以最小化系统的停机时间和生产损失。
3. 机械可靠性设计的基本原则在进行机械可靠性设计时，需要遵循以下几个基本原则：3.1 设计的可靠性优先在机械系统的设计过程中，可靠性应该是首要考虑的因素。
在选择和确定各个零部件、结构和材料时，应优先考虑其可靠性和稳定性。
3.2 故障模式和影响分析在设计阶段，应对机械系统进行故障模式和影响分析，了解可能的故障模式和失效的影响，以便采取相应的措施进行预防和修复。
3.3 容错和冗余设计在机械系统设计中，应采用容错和冗余设计，以提高系统的可靠性。
容错设计是指通过设计和选择合适的零部件和系统结构，使系统在部分失效的情况下仍能继续工作；冗余设计是指在系统中增加冗余部件或冗余系统，以提供备用和替代功能。
3.4 可维护性设计在机械系统设计中，应考虑系统的可维护性。
合理的结构设计、易于维修和更换的零部件、合理的维护策略等，可以减少维修时间和维修成本，提高系统的可靠性。
4. 机械可靠性设计的方法和工具4.1 可靠性工具在机械可靠性设计过程中，可以使用各种可靠性工具和技术进行分析和评估。
基于鞍点估计的机械零部件可靠性灵敏度分析摘要对机械结构来说，可靠性指标一般随材料特性、几何参数、工作环境等不确定性因素变化而减弱，所以结构的可靠度、灵敏度就显得尤为重要，对机械零部件可靠性灵敏度的分析也是亟不可待。
本文利用鞍点估计技术可以无限逼近非正态变量空间中线性极限状态函数概率分布的特点，能有效解决统计资料或实验数据较少而难以确定设计变量的分布规律的问题。
将可靠性设计理论、灵敏度分析技术与鞍点逼近理论相结合，以前面可靠性数学模型为基础，系统地推导了基于鞍点估计的可靠性灵敏度公式，讨论了基于鞍点估计法的机械零部件可靠性灵敏度计算问题，为进一步分析机械零部件的可靠性稳健设计奠定了理论基础。
关键词：不确定性鞍点灵敏度可靠性第一章绪论1.1机械可靠性设计理论研究进展很早以来人们就广泛采用“可靠性”这一概念来定性评价产品的质量问题，这只是靠人们的经验评定产品可靠还是不可靠，并没有一个量的标准来衡量；从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性再到非概率可靠性以及最近提出的结构系统概率-模糊-非概率混合可靠性，表明定量衡量产品质量问题的理论方法从产生到现在已有了长足的发展；对于复杂结构的复杂参数由单纯的概率非概率可靠性分析方法发展到可靠性灵敏度分析的各种分析方法，使得这一理论日续丰富和完善，并深入渗透到各个学科和领域。
可靠性当今已成为产品效能的决定因素之一，作为一个与国民经济和国防科技密切相关的科学，未来的科技发展中也必将得到广泛的研究和应用。
20世纪初期把概率论及数理统计学应用于结构安全度分析，已标志着结构可靠性理论研究的初步开始。
20世纪40年代以来，机械可靠性设计理论有了长足的发展，目前为止己经相当成熟，尤其是许多国家幵始研究在结构设计规范中的应用，使机械可靠性设计理论的应用进入一个新的时期。
1.2机械可靠性设计理论研究现状在实际工程中，不确定因素的存在在所难免，可靠性分析与这些不确定性紧密相关。
在过去的几十年中，概率论在各种工业系统的可靠性评估方面获得了巨大的成功，概率可靠性方法成为处理不确定性的最为普遍的方法。
但随着科学技术的发展，人们逐渐认识到，除了随机性以外，在工程中还存在着另一类重要信息——模糊信息。
所以传统的可靠性方法就是用概率论和模糊理论处理不确定性，但概率可靠性和模糊可靠性模型都需要用较多的数据去定义参数的概率分布或隶属函数，a计算量较大。
近年来的有关研究[1]表明，概率可靠性对概率模型参数很敏感,概率数据的小误差可导致结构可靠性计算出现较大误差[2]，说明在没有足够的数据信息描述概率模型时，在主观的假设下概率可靠性计算的结果是不可靠的[3]。
模糊性和随机性是不同的两类不确定性，其产牛机理和物理意义均有一定差异，在机械和结构系统的分析和设计中，由于各种因素的影响，常不可避免地同时存在随机的和模糊的不确定性[4]。
此时，必须同时考虑随机性和模糊性。
对此问题，常用的方法是依据Zadeh提出的模糊概率计算公式[5]，综合考虑功能状态变量的随机分布和模糊隶属情况，给出一确定的失效概率或可靠度值。
Ben-Haim首先提出了不用概率定义即非概率的可靠性概念。
对于不确定信息的描述，不采用随机变量，不用极限状态函数和概率密度函数，而采用凸集合模型描述，经过分析可得到输出（或响应）的变化范围，将此变化范围与要求的变化范围比较即可得到安全程度的度量指标。
非概率可靠性提出后引起了很多人关注。
郭书样等[6]基于区间分析，提出一种非概率可靠性度量指标，来衡量不确定参数为区间变量时系统的安全性，并将其用于结构优化，但对于其它凸模型情况，区间算术计算结果趋于保守。
邱志平[7]等指出了Ben-Haim鲁棒可靠性准则即响应凸集合与失效凸集合为不相交关系的错误，提出了结构的安全与失效的关系应该对应于凸集合间的偏序关系，这仅仅是基于一种方式对不确定量进行的描述，而计算必须建立在先前的实验数据上，以至该模型也有一定的局限性.曹鸿钧[8]等在区间可靠性指标的基础上，提出一衡量超椭球模型与区间模型并存情况下的非概率可靠性指标由于非概率可靠性指标是用一个极小极大模型定义的，虽然可以采用增广设计变量的方法转化为常规极值问题，但以该指标为设计约束的优化问题求解时仍然十分困难。
在结构的分析和设计中，需要合理地定量处理一些影响其性能的不确定性，虽然概率理论在不确定性的处理及可靠性分析方面得到了成功的应用，但不确定性并不等于随机性。
不确定性的模拟既可以是概率的，也可以是非概率的，同一问题中可能同时含有概率变量和非概率变量。
因此，非概率方法及其与概率方法的混合模型[9]的研究也有着重要的理论和实际意义。
非概率可靠性并不是完全否认概率可靠性，它是概率可靠性有益的补充，很多研究都在试图将两种方法结合起来对系统性能进行评估。
基于结构可靠性分析中的概率可靠性模型和非概率集合可靠性模型，王军等[10]等提出一种新的结构可靠性分析的概率-非概率混合模型，该模型首先将功能函数进行非概率可靠性分析，后将标准化区间变量空间所有区域的可靠度惊喜求和计算，从而给出结果的可靠度。
为了有效地处理结构系统的混合可靠性问题，基于模糊随机可靠性模型及非概率集合可靠模型，尼早等[11]建立了结构概率—模糊-非概率混合可靠性模型，该混合可靠性模型为分析和设计决策提供更全面、更真实的有用信息。
可靠性设计的精确性和先进性是建立在应力、强度、寿命等数据的真实性、精确性的基础上的，重视试验数据的收集和分析，对设计新产品时有很重大的参考价值。
1.3.机械零件可靠性设计理论的发展趋势对当前机械产品而言，如何提高设计质量、完善设计理论、改进设计技术、缩短设计周期是最重要的，而这些都与可靠性有着密切的联系。
可靠性技术己深入到机械零部件结构设计、强度设计以及失效分析中，机械零件可靠性理论研究工作已经成为机械工程中的研究热点，目前大量论文和专著，已证实了结构系统可靠性分析和计算方法相当成熟，就目前的发展趋势看如下几方面应是工程机械结构可靠性理论研究的热点：(1)可靠性优化设计(2)可靠性灵敏度设计(3)可靠性稳健设计(4)可靠性试验。
1.4本文基本思路和主要研究内容可靠性设计理论的应用已深入到机械零部件的选材、结构设计、强度设计、失效概率分析以及产品的创新设计中。
产品的设计变量和预设计参数向量对机械产品的可靠性起重要作用，而在实际工程中这些变量的不确定性是客观存在的，这些不确定性有可能导致机械零部件的性能指标有较大的波动，甚至失效，因此确定设计参数对机械零部件可靠性影响程度十分必要，即可靠性灵敏度设计目前，机械零部件可靠性灵敏度研究发展较为迅速，文献首次提出机械零部件可靠性灵敏度分析的基本概念，研究了可靠度对随机参数的敏感性。
随后国内外部分学者又提出了许多可靠性灵敏度分析方法[12][13][14],张义民吕振宙等对机械可靠性灵敏度进行了较为系统的研究。
当前可靠性灵敏度分析的方法主要有矩方法和Monte-Carlo数值模拟法等，矩方法是基于设计变量均值的可靠性灵敏度分析，计算速度较快，但只考虑了设计变量的前两阶矩，影响计算的精度。
Monte-Carlo数值模拟法，计算量较大，尤其是针对小失效概率问题，以至在实际工程问题中很难应用。
计算机械零部件的失效概率或可靠度的前提是，必须知道极限状态函数的概率密度函数或联合概率密度函数，但是实际工程通常为小样本情况，统计资料或者试验数据往往缺少，所以很难确定基本随机参数的分布规律，特别是分布函数、概率密度函数、实际分布函数尾部与概率密度函数尾部拟合不一致的情况，对结构的可靠性或者失效概率分析的精度会有较大影响[15]。
在小样本情况下，如何能在不降低计算效率的情况下改善可靠性及可靠性灵敏度分析方法的精度，是本文研究的重点和难点。
本文利用鞍点估计技术可以无限逼近非正态变量空间中线性极限状态函数概率分布的特点，获得了外载荷作用下机械零部件结构响应的概率密度函数和分布函数。
在此基础上，针对基本参数存在不确定性的可靠性分析问题，将鞍点估计理论与可靠性灵敏度分析方法相结合，系统地推导了基于鞍点估计的可靠性灵敏度公式，研究了机械零部件可靠性灵敏度分析方法。
并将其引入到新型旋转式立体车库载车台主梁结构的可靠性灵敏度分析中，通过与改进一次二阶矩显式迭代方法计算所得的结果做比较，显示出本方法计算结果的准确度高、计算速率较快优点。
第二章 可靠性灵敏度简述我们当前应用的可靠性灵敏度设计是在可靠性设计的基础上进行机械结构、机构设计参数的灵敏度分析，来确定基本设计变量的改变对机械结构、机构可靠度的影响程度，可靠性灵敏度分析可以定量化反映各基本随机参数对机械结构、机构失效的影响程度，即敏感性。
目前求得灵敏度的常用方法是采用可靠度对设计变量均值和方差的偏导数。
若可靠度对某个设计变量求得的灵敏度数值大于0，则说明该设计变量均值的增加会使机械结构/机构趋于更加可靠；若对某设计变量求得灵敏度数值小于0，则说明该设计变量均值的增加会使机械结构/机构趋于更加不可靠。
同样对于方差的灵敏度亦如此。
可靠度对设计参数均值的灵敏度表达式为X R dX dR g g T ∂∂∂∂∂∂=μμββ （2-1）可靠度对设计参数方差的灵敏度表达式为)()(d X Var R X dVar R g g ∂∂∂∂∂∂=σσββ （2-2）式中：)(βϕβ=∂∂R ，g σμβ1g =∂∂，⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂∂∂=∂∂n X g X g X g 21g σβ， 2g g g σμσβ=∂∂，⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂⊗∂∂=∂∂X g X g X Var g g σσ21)( 在极限状态函数为线性或非线性程度不强的情况下，上述可靠性灵敏度计算公式是实用的。
但在非线性程度较强的情况下，采用随机摄动技术或差分法计算来近似代替微分时，基本随机参数的变化量取得过小或过大都直接影响灵敏度分析的精度，甚至会出现错误。
因此对上述可靠性灵敏度计算公式进行修正。
在对设计参数向量求偏导时，通常认为极限状态函数的方差和设计参数的均值是完全独立的，所以有0g=∂∂T X σ （2-3）事实上，在极限状态函数方程为线性时，则式（2-3)成立，若极限状态函数方程为非线性即为关于X 的二阶或高阶方程时，则式（2-3)就不成立。
所以修正后的可靠性灵敏度计算公式应为Tg g T g g T X R X R dX R ∂∂∂∂∂∂+∂∂∂∂∂∂=μμββσσββd （2-4） 在这里要说明的是方差的灵敏度计算公式无需进行修正，因为极限状态函数的均值和设计参数向量的方差是完全相互独立的，而且中不包含Var(X)项，所以有0)(g=∂∂X Var μ （2-5） 所以)()()()(d X Var R X Var R X Var R X dVar R g g g g g g ∂∂∂∂∂∂=∂∂∂∂∂∂+∂∂∂∂∂∂=σσββμμββσσββ不变。
