可靠性设计
可靠性设计与分析报告
可靠性设计与分析报告1. 引言可靠性是一个系统是否可以在适定的时间内、在适定的条件下，按照既定的功能要求，以期望的性能运行的能力。
在设计与开发软件、硬件以及其他复杂系统时，可靠性设计是至关重要的一环。
可靠性分析则是评估系统的可靠性，识别潜在的故障点并提出相应的改进方案。
本报告将重点讨论可靠性设计与分析的一些重要概念和方法，并对一个实际的系统进行分析，提出可能的优化建议。
2. 可靠性设计的原则在进行可靠性设计时，需要考虑以下几个原则：2.1. 冗余设计冗余设计是通过增加系统中的备用部件来提高系统的可靠性。
常见的冗余设计包括备份服务器、硬盘阵列、双机热备等。
冗余设计可以在一个组件发生故障时，自动切换到备用组件，从而避免系统的停机损失。
2.2. 容错设计容错设计是通过在系统中加入错误处理机制，在出现错误时可以尽量保证系统的正常工作。
容错设计可以包括错误检测、错误恢复、错误传递等。
例如，在软件开发中，可以使用异常处理来处理可能出现的错误情况，从而避免程序崩溃。
2.3. 系统监测系统监测是通过对系统运行时的状态进行实时监测，及时发现并处理可能的故障。
监测可以包括对硬件设备的状态监测、对软件运行的监测等。
通过系统监测，可以及时采取相应的措施，防止故障进一步扩大。
3. 可靠性分析方法可靠性分析是评估系统可靠性的一项重要工作。
以下将简要介绍一些常用的可靠性分析方法：3.1. 故障模式与影响分析（FMEA）故障模式与影响分析是一种通过分析系统的故障模式和故障后果，评估系统可靠性的方法。
通过对系统中各个组件的故障模式及其对系统的影响进行分析，可以确定系统的关键故障点，并提出相应的改进措施。
3.2. 可靠性指标分析可靠性指标分析是通过对系统的各项指标进行分析，评估系统的可靠性水平。
常见的可靠性指标包括平均无故障时间（MTTF）、平均修复时间（MTTR）、故障率等。
通过对这些指标进行分析，可以判断系统是否满足要求，以及提出相应的改进措施。
控制系统中的可靠性分析与可靠性设计
控制系统中的可靠性分析与可靠性设计在现代社会中，控制系统扮演着至关重要的角色。
无论是工业生产、交通运输，还是能源供应等领域，控制系统的稳定运行都是其高效运作的基础。
然而，随着技术的不断发展，控制系统面临着越来越复杂的挑战，其中一个重要的方面就是可靠性。
本文将讨论控制系统中的可靠性分析与可靠性设计。
一、可靠性分析可靠性是指控制系统在给定条件下实现所需功能的能力。
进行可靠性分析是为了识别控制系统中存在的潜在问题，从而提前采取相应的措施来预防故障发生。
下面将介绍可靠性分析的两种常用方法。
1.1 故障树分析故障树分析（FTA）是一种以事件为节点，使用逻辑门进行组合的方法。
它可以清楚地展示在控制系统中各种事件之间的因果关系，并通过定量的方式评估整个系统的可靠性。
在进行故障树分析时，需要考虑到各种可能的故障模式和他们之间的关联。
通过不断细化和扩展故障树，可以找到最重要的故障模式，并为其设计相应的解决方案。
1.2 可靠性块图分析可靠性块图（RBD）是一种图形表示方法，用于描述控制系统中各个子系统之间的可靠性关系。
通过将系统分解成多个子系统，并使用不同类型的块代表系统元素，可靠性块图能够直观地显示系统的结构和可靠性交互。
通过对可靠性块图进行分析，可以计算得出整个系统的可靠性参数，如可用性、失效概率等。
二、可靠性设计可靠性设计是在可靠性分析的基础上，采取相应的措施来提高控制系统的可靠性。
下面将介绍一些常见的可靠性设计方法。
2.1 多元冗余设计多元冗余设计是指在控制系统中引入多个冗余元素，以提高系统的容错性和可靠性。
常见的多元冗余设计包括冗余传感器、冗余执行器和冗余通信链路等。
通过多个冗余元素的互相监测和备份，可以实现对单个元素故障的快速检测与切换，从而提高整个系统的可靠性。
2.2 容错控制算法容错控制算法是指在控制系统中采用一种特殊的算法，能够检测和纠正可能的错误。
常见的容错控制算法包括冗余数据传输、恢复性检测和纠正算法等。
第四章_可靠性设计
4.2
可靠性
第4章 可靠性设计
1、可靠性：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力
“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。产品 的可靠性和它所处的条件关系极为密切，同一产品在不同 条件下工作表现出不同的可靠性水平。（例如:汽车不同路 行驶） “规定的时间”这个时间是广义的，除时间外，还可以 是里程、次数等。产品的可靠性和时间的关系呈递减函数 关系。 “规定的功能”指的是产品规格书中给出的正常工作的 性能指标。
第4章 可靠性设计
4.1为什么研究可靠性 一、可靠性的提出
农业、工业、交通运输等行业的发展，对产品提出了质量
可靠要求。因此，逐渐在很多场合下，提出了耐久性、寿 命、稳定性、安全性、维修性等概念来进一步描述产品的 质量问题。 很显然，对于技术性能合格的产品来说，还有一个保持产 品技术性能而不至于失效的问题，这就是产品的可靠性问 题。可见，可靠性也是评价产品质量的一个重要指标。 可靠性问题的严重性是在第二次世界大战反映出来的，从 而引起有关国家的军事工业生产和科研部门的重视，并作 为重大科研问题研究。
第4章 可靠性设计
根据联结方程（机械零件的可靠度方程）：
Z
F S F2 S2
250 210 162 202
1.56
2、查表可得该零件的失效概率Q：Q＝0.06＝6％，R＝1-Q＝ 94％，由此可以看出，虽然零件强度大于其受到的应力，但是， 在实际情况下，仍然有6％的失效概率。这也是传统单值设计 方法不足之处。
第4章 可靠性设计
传统的安全系数设计法的局限性：
若应力和强度分布的标准差σS和σF保持不变，而以相同的
比例K改变两个分布的平均值μS和μF ，当K>1时， μS和μF 右移，此时安全系数n＝ μS/μF虽然没变，但是可靠性却提高
机械零件的可靠性设计
3
加强维护
定期维护和保养机械零件，延长其寿命并提高可靠性。
可靠性测试和验证
测试方法
使用可靠性测试方法来验证零件的寿命和性能。
验证过程
验证设计的可靠性，确保其在实际使用中能够达到 预期要求。
案例研究和实践经验
1
汽车发动机设计
通过可靠性改进措施和测试验证，成功提高了发动机的可靠性和性能。
2
航空航天器零件
可靠性评估方法
故障模式与影响分析 (FMEA)
通过识别故障模式和评估其影响，确定潜在故障并采取措施预防。
可靠性指标计算
计算关键零件的故障率、平均寿命等指标，用于评估系统的可靠性水平。
可靠性改进措施
1
优化设计
通过改善设计来减少潜在的故障点，提高分析、可靠性预测等工具来预防和诊断故障。
在航空航天工程中，可靠性设计是确保安全和可靠运行的核心要素。
3
电力设备
在电力行业，可靠性设计是保障稳定供电和电网安全的关键。
机械零件的可靠性设计
在机械工程中，可靠性设计至关重要。本演示将介绍可靠性设计的基本原则， 影响因素和评估方法，以及可靠性改进和测试验证的案例研究和实践经验。
机械零件的可靠性设计的意义
1 保证性能
可靠性设计确保机械零件在使用期间保持良好性能，降低故障率，以满足用户需求。
2 成本节约
通过提前识别和解决潜在问题，可靠性设计可以减少维修和更换零件的成本。
可靠性设计的基本原则
设计简化
简化设计可以减少故障点，提 高系统的可靠性。
材料选择
选择适当的材料可以提高零件 的耐用性和抗腐蚀性。
质量控制
严格控制零件生产过程中的质 量，可以降低缺陷率。
可靠性设计原则1000条（完整版，建议收藏）
可靠性设计原则1000条（完整版，建议收藏）A1 在确定设备整体方案时，除了考虑技术性、经济性、体积、重量、耗电等外，可靠性是首先要考虑的重要因素。
在满足体积、重量及耗电即是数条件下，必须确立以可靠性、技术先进性及经济性为准则的最佳构成整体方案。
A2 在方案论证时，一定要进行可靠性论证。
A3 在确定产品技术指标的同时，应根据需要和实现可能确定可靠性指标与维修性指标。
A4 对己投进使用的相同（或相似）的产品，考察其现场可靠性指标，维修性指标及对这两种备标的影响因素，以确定进步当前研制产可靠性的有效措施。
A5 应对可靠性指标和维修性指标进行公道分配，明确分系统（或分机）、不见、以至元器件的的可靠性指标。
A6 根据设备的设计文件，建立可靠性框图和数学模型，进行可靠性预计。
随着研制工作深进地进行，预计于分配应反复进行多次，以保持其有效性。
A7 提出整机的元器件限用要求及选用准则，拟订元器件优选手册（或清单）A8 在满足技术性要求的情况下，尽量简化方案及电路设计和结构设计，减少整机元器件数目及机械结构零件。
A9 在确定方案前，应对设备将投进使用的环境进行具体的现场调查，并对其进行分析，确定影响设备可靠性最重要的环境及应力，以作为采取防护设计和环境隔离设计的依据。
A10 尽量实施系列化设计。
在原有的成熟产品上逐步扩展，抅成系列，在一个型号上不能采用过多的新技术。
采用新技术要考虑继续性。
A11 尽量实施同一化设计。
凡有可能均应用通用零件，保证全部相同的可移动模块、组件和零件都能互换。
A12 尽量实施集成化设计。
在设计中，尽量采用固体组件，使分立元器件减少到最小程度。
其优选序列为：大规模集成电路-中规模集成电路-小规模集成电路-分立元器件A13 尽量不用不成熟的新技术。
如必须使用时应对其可行性及可靠性进行充分论证，并进行各种严格试验。
A14 尽量减少元器件规格品种，增加元器件的复用率，使元器件品种规格与数目比减少到最小程度。
第10章可靠性设计与分析
第10章可靠性设计与分析可靠性是指系统在规定的时间内能够正常运行的概率，是一个系统的重要性能指标。
在设计和分析中，可靠性是一个重要的考虑因素，因为它直接影响系统的可用性、维护成本以及用户对系统的满意度。
可靠性设计是指在设计过程中考虑和优化可靠性的方法和技术。
在可靠性设计中，需要确定系统的关键部件和功能，识别潜在的风险和故障点，并采取措施提高系统的可靠性。
可靠性设计的目标是通过降低系统故障的概率、增加系统的容错能力和故障恢复能力，提高系统的可靠性。
可靠性分析是指通过对系统进行分析和评估，确定系统的可靠性水平和存在的问题。
在可靠性分析中，可以采用多种方法，包括故障树分析、可靠性块图、失效模式与效应分析等。
通过可靠性分析，可以识别系统的脆弱点和风险，制定相应的改进措施，提高系统的可靠性。
在进行可靠性设计和分析时，需要考虑以下几个方面：1.系统结构：系统的结构对可靠性有着重要影响。
合理的系统结构可以提高系统的可靠性，使得系统更容易发现和隔离故障，减少故障传播的可能性。
在设计过程中，应根据系统的要求和功能，选择合适的系统结构。
2.故障模式与效应：了解系统的故障模式与效应对可靠性设计和分析至关重要。
通过分析系统的故障模式，可以预测系统的故障概率和效应，选择合适的设计策略和措施，提高系统的可靠性。
3.可用性评估：可用性是指系统在给定时间内正常运行的概率。
在可靠性设计和分析中，需要对系统的可用性进行评估。
通过评估系统的可用性，可以确定系统的可靠性水平，并找到影响系统可用性的关键因素，从而制定相应的改进措施。
4.故障模拟与测试：故障模拟与测试是可靠性设计和分析的重要手段。
通过模拟和测试系统的故障，可以了解系统的可靠性水平和存在的问题，找到关键故障点，并采取相应的措施，提高系统的可靠性。
5.可靠性预测与优化：可靠性预测是根据系统的设计和性能参数，对系统的可靠性进行预测和评估。
通过可靠性预测，可以了解系统的可靠性水平，选择合适的设计参数和措施，优化系统的可靠性。
可靠性设计
68.26% 非标准分95.44% 布的 99.73% 累积分布函 数：
2σ
1 Φ( − x ) = 2π
( x −μ )2
2σ 2
3σ
∫ e
−x −∞
x2 − 2
1 dx = 2π
F 对于不可修产品为平均无故障时间MTTF (Mean Time To Failure) F 对于可修产品为平均故障间隔时间MTBF x 维修度 (Mean Time Between Failure)
在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法完成维 修的概率。(M(t)) 平均维修时间：MTTR(Mean Time To Repair) y 有效度 可以维修的产品在某时刻具有或维持规定功能的概率。
可靠性设计概述
二、常规设计与可靠性设计
常规设计可通过下式体现：
概述4
常规设计中，经验性的成分较多，如基于安全系数的设计。
σ lim σ = f ( F , l , E , µ...) ≤ [ σ ] = S
计算中，F、l、E、μ、σlim等各物理量均视为确定性变量，安全系数则 是一个经验性很强的系数。 上式给出的结论是：若σ≤[σ]则安全；反之则不安全。 应该说，上述观点不够严谨。首先，设计中的许多物理量明是随机变 量；基于前一个观点，当σ≤ [σ]时，未必一定安全，可能因随机数的存在 而仍有不安全的可能性。 在常规设计中，代入的变量是随机变量的一个样本值或统计量，如均 值。按概率的观点，当μσ= μ [σ]时， σ≤[σ]的概率为50%，即可靠度为 50%，或失效的概率为50%，这是很不安全的。
机械可靠性设计基础
v 失效率 λ (t ) ≈ 若定义： N f (t + ∆t ) − N f (t ) ( N − N (t ))∆t
电子产品的可靠性设计要点
电子产品的可靠性设计要点随着科技的不断进步和人们对智能电子产品的需求不断增加，电子产品的可靠性设计显得尤为重要。
可靠性设计是指在产品设计过程中，通过合理的设计方案和可靠性测试，以确保产品在正常使用下具有较高的可靠性和稳定性。
在下面的文章中，将详细介绍电子产品的可靠性设计要点。
一、可靠性设计的概念和重要性1.1 可靠性设计的概念：可靠性设计是指在产品设计阶段，通过运用一系列可靠性工程原理和技术手段，以预防和减少故障，提高产品的可靠性和稳定性。
1.2 可靠性设计的重要性：可靠性设计可以有效降低产品故障率和维修成本，提高用户满意度和竞争力，确保产品的可持续发展。
二、设计要点2.1 合理的电路设计合理的电路设计是确保电子产品可靠性的基础。
应合理选择和布置元器件，避免零部件之间的互相影响。
同时，需要合理设计电路的供电和接地，防止干扰和电磁辐射等问题。
2.2 严格的温度控制温度是影响电子产品可靠性的关键因素之一。
在设计中要合理选择散热器、散热片等散热装置，保持产品内部温度稳定。
此外，还可以使用温度传感器等设备对产品的温度进行监测和控制，避免过高温度对产品性能的影响。
2.3 可靠的结构设计结构的合理设计可以增强电子产品的抗震性和抗摔性能，减少机械部件的磨损和松动。
因此，在产品设计中应将结构的可靠性考虑进去，合理选择材料和组装方式，确保产品在正常使用情况下具有较强的耐用性。
2.4 可靠性测试和质量控制可靠性测试是验证产品在正常使用条件下的可靠性和稳定性的关键步骤。
通过进行环境测试、可靠性试验等方式，检测产品在高温、低温、湿度、振动等不同环境下的工作状态和性能。
同时，进行质量控制，严格把控生产过程，确保产品的工艺和质量达到要求。
2.5 充分的故障分析与改进在产品投产后，必须持续进行故障分析和改进工作。
通过收集用户反馈，对故障进行仔细分析，找到问题的根源，并及时采取相应措施进行改进。
三、可靠性设计的效益3.1 提高产品可靠性和稳定性可靠性设计能够有效预防和减少产品故障，提高产品的可靠性和稳定性，降低维修成本和用户的投诉率。
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可靠性设计可靠性设计的概述：可靠性设计(reliability design):为了满足产品的可靠性要求而进行的设计;对系统和结构进行可靠性分析和预测，采用简化系统和结构、余度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。
可靠性问题是一种综合性的系统工程。
机电产品（零件、部件、设备或系统）的可靠性也和其他产品的可靠性一样，是与其设计、制造、运输、储存、使用、维修等各个环节紧密相关的。
设计只是其中的一个环节，但却是保证产品可靠性最重要的环节，它为产品的可靠性水平奠定了先天性的基础。
因为机械产品的可靠性取决于其零部件的结构形式与尺寸、选用的材料及热处理制造工艺、检验标准、润滑条件、维修方便性以及各种安全保护措施等，而这些都是在设计阶段决定的。
可靠性问题的研究是因处理电子产品不可靠问题于第二次世界大战期间发展起来的。
可靠性设计用在机械方面的研究始于20世纪60年代，首先应用于军事和航天等工业部门，随后逐渐扩展到民用工业。
随着现代科学技术的发展和对产品质量要求的日益提高，可靠性逐步成为科学和工程中一个非常重要的概念。
机械结构的可靠性及其设计直接决定了机械结构的可靠度，因此，对机械可靠性设计的研究具有十分重要的意义。
所谓可靠性，则是指产品在规定的时间内和给定的条件下，完成规定功能的能力。
它不但直接反映产品各组成部件的质量，而且还影响到整个产品质量性能的优劣。
可靠性分为固有可靠性、使用可靠性和环境适应性。
可靠性的度量指标一般有可靠度、无故障率、失效率3种。
对于一个复杂的产品来说，为了提高整体系统的性能，都是采用提高组成产品的每个零部件的制造精度来达到；这样就使得产品的造价昂贵，有时甚至难以实现（例如对于由几万甚至几十万个零部件组成的很复杂的产品）。
事实上可靠性设计所要解决的问题就是如何从设计中入手来解决产品的可靠性，以改善对各个零部件可靠度（表示可靠性的概率）的要求。
可靠度的分配是可靠性设计的核心。
其分配原则为①按重要程度分配可靠度。
②按复杂程度分配可靠度。
③按技术水平、任务情况等的综合指标分配可靠度。
④按相对故障率分配可靠度。
可靠性设计的现状与发展国内外的实践经验表明，机械结构的可靠性是由设计决定的，而由制造、安装和管理来保证的。
因此将概率设计理论和可靠性分析与设计方法应用于机械结构设计中，才能得到既有足够安全可靠性，又有适当经济性的优化结构。
这样，以估计结构系统可靠度为目标的、以概率统计和随机过程理论为基础的、以各种结构分析技术为工具的多种结构可靠性分析与设计方法迅速发展。
Raizer综述了一次二阶矩法和以一次二阶矩法为基础的现代可靠性分析理论。
赵国藩等建立了广义随机空间内考虑随机变量相关性的结构可靠度实用分析方法，扩大了现有可靠度计算方法的适用范围。
并且贡金鑫和赵国藩还研究了原始空间内的可靠性分析方法，这种方法不需要将非正态随机变量映射或当量正态化为正态随机变量，因而特别适合于当随机变量的概率分布函数不存在显式时可靠度的计算。
李云贵和赵国藩提出了计算可靠度的4次高阶矩法，提高了可靠度的计算精度。
胡云昌等在分析现有可靠性计算方法的基础上，给出了较全面的评价结构系统可靠性的标准，从而为结构系统的最优可靠性设计提供了可靠的设计依据。
建立极限状态函数是进行可靠性分析的前提条件，对于复杂的机械结构，大部分情况下状态变量与基本变量之间的显式函数关系是不存在的，这为进一步的可靠性分析带来困难。
文Raashekhar等以及Zheng等为解决此类复杂机械结构的可靠性问题而提出了可靠性分析的响应面法，该方法便于与通用的有限元软件连接，以便对大型复杂机械结构进行可靠性分析与设计计算。
但如果问题的规模很大且随机变量很多时，响应面法的计算量是难以接受的。
wu等提出的修改均值法是在隐式极限状态函数下进行可靠性分析的有效方法。
与响应曲面法相比，它有其计算量小、精度高的优点。
当前，在确定性有限元基础上发展起来的随机有限元法已成为对随机参数结构进行不确定分析的十分有效的数值方法。
张义民等应用随机有限元法和一阶可靠性技术对随机结构可靠性问题进行了研究，开辟了以一次二阶矩法、摄动技术、有限元理论和实用概率统计学为基础的现代结构可靠性分析与设计理论的新途径。
可靠性设计的特点机电产品可靠性设计与以往的传统机械设计方法不同，其基本特点如下：1、以应力和强度为随机变量作为出发点，认识到零部件所受的应力和材料的强度均非定值，而是随机变量，具有离散性质，数学上必须用分布函数来描述，这是由于载荷、强度、结构尺寸、工况等都具有变动性和统计本质。
2、应用概率统计方法进行分析、求解，这是基于应力和强度都是随机变量这一客观事实。
3、能定量的回答产品的失效概率和可靠度，首先承认所设计的产品存在一定的失效概率，但不能超过技术文件所规定的允许值，并能定量的给出所设计产品的失效率和可靠度。
4、传统的机械设计方法仅有一种可靠性评价指标，即安全系数；而机械可靠性设计则要求根据不同产品的具体情况选择不同的、最适宜的可靠性指标，如失效率、可靠度、平均无故障工作时间（MTBF）、首次故障里程（用于车辆）、维修度、有效度等。
5、强调设计对产品可靠性的主导作用，产品的可靠性从根本上来说，设计决定了产品的固有可靠性；如果设计不当则不论制造工艺有多好、管理水平多高，产品都是不可靠的。
在设计中赋予零件取足够的固有可靠性，该零件就会本质上可靠。
后者意味着零件的应力分布和强度分布的尾部不发生干涉，不产生随机失效。
6、必须考虑环境的影响，高温、低温、冲击、振动，潮湿、烟雾、腐蚀、沙尘、磨损等环境条件对应力的影响，应力分布的尾部比强度分布的尾部对可靠度的影响要大得多。
7、必须考虑维修性，以有效度为可靠性指标的产品，例如，对于工程机械等，不论产品设计的固有可靠性有多好，都必须考虑维修性，否则不可能使产品维持高的有效度。
因此，从设计开始，就必须将固有可靠性和使用可靠性联系起来作为整体考虑，分析为了使设备或系统达到规定有效度，究竟是提高维修度好，还是提高可靠度更为合理。
8、从整体的、系统的、人机工程的观点出发考虑设计问题，并更重视产品在寿命期间的总费用而不只是购置费用。
9、承认在设计期间及其以后都需要可靠性增长。
在产品的最初设计、研制、试验期间，产品的可靠性会经常得到改善，这种改善是由于一些因素的变化，例如，在发生故障后，分析其原因就提供了改善可靠性的信息，并且在设计、研制过程中，随着经验的积累也会改进设计。
制造工艺的提高也可以提高产品的可靠性。
因此，如果在产品设计、研制、试验、制造的初始阶段，定期的对产品的可靠性进行评估，将会发现可靠性特征量会逐步提高，可靠性得到了改善，这种现象称为“可靠性增长”。
可靠性设计的原理及设计方法从可靠性的角度，可将产品归纳为3类：1：本质上可靠的零件－强度与应力之间有很大的裕度，且在使用寿命期内不耗损的零件。
－－正确地使用的电子器件、不运动的机械零部件和正确的软件。
2本质上不可靠的零件－设计裕度低或者不断耗损的零件。
－－恶劣环境下工作的零件（例如涡轮机叶片），与其它零件有动接触的零件（像齿轮、轴承和动力传输带），等等。
3由很多零件和界面组成的系统－－汽车、飞机、工程机械等，存在很多失效的可能性，特别是界面失效(包括不适当的电过载保护，薄弱的振动节点，电磁冲突，存在错误的软件)。
在常规的机械产品设计中，使用安全系数－强度均值与应力均值之比－来考虑这种不确定性的影响。
这是一个经验的安全系数。
尽管综合了计算误差、材料分散性、应用场合的重要性等因素，取值仍有相当大的主观性。
为了保证安全，安全系数往往取值较大，设计多偏于保守。
可靠性设计根据应力和强度的不确定性，应用概率论方法，保证所设计的产品在使用期内满足规定的可靠性要求。
设计参数的统计处理与计算：零件在载荷作用下产生应力。
载荷通常是随机变化的，因此零件危险点的应力是随机变量。
零件的强度取决于材料、加工等诸多因素，即使同一批零件的强度也有明显的分散性，也是随机变量。
在机械可靠性设计中，影响应力分布和强度分布的物理参数、几何参数等大都作为随机变量对待。
静载荷一般可用正态分布描述，动载荷一般可用正态分布或对数正态分布描述。
通常，材料的强度都可以用正态分布描述。
几何尺寸一般服从正态分布，且可根据3σ法则确定其分布参数。
失效模式分析通过对失效模式、失效机理的研究，采取改进措施，可以保证设计的产品达到预定的可靠性要求。
失效机理分析涉及到很多学科领域，如系统分析，结构分析，材料物理、化学分析，测试，以及有关疲劳、断裂、腐蚀、磨损等各学科知识。
失效概率评价/可靠性预测根据经验数据或FMECA确定产品的可靠性关键件及其相应的失效模式，针对主要失效模式进行失效概率分析、预测，如静强度失效概率、疲劳和断裂失效概率、磨损和腐蚀失效概率分析等，确保关键件的可靠性。
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。