机械产品可靠性设计可分为定性可靠性设计和定量可靠性设计。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。定量可靠性设计是指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：
一、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。
二、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他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。
三、FMECA（故障模式影响和危害度分析）设计评审
这些方法无论对电子或机械产品都适合，可帮助设计者及早有效地找出设计中的故障和隐患。尤其是FMECA和设计评审方法，被认为是目前非电子产品可靠性分析中具有最高效益比的方法，在国外普遍应用，并规定为设计阶段必须进行的工作。
四、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。降额设计可以通过降低零件承受的应力或提高零件的强度的办法来实现。工程经验证明，大多数机械零件在低于额定承载应力条件下工作时，其故障率较低，可靠性较高。为了找到最佳降额值，需做大量的试验研究。当机械零部件的载荷应力以及承受这些应力的具体零部件的强度在某一范围内呈不确定分布时，可以采用提高平均强度（如通过大加安全系数实现）、降低平均应力，减少应力变化（如通过对使用条件的限制实现）和减少强度变化（如合理选择工艺方法，严格控制整个加工过程，或通过检验或试验剔除不合格的零件）等方法来提高可靠性。对于涉及安全的重要零部件，还可以采用极限设计方法，以保证其在最恶劣的极限状态下也不会发生故障。
安全裕度设计是对完成规定功能设置重复的结构、备件等，以备局部发生失效时，整机或系统仍不至于发生丧失规定功能的设计。当某部分可靠性要求很高，但目前的技术水平很难满足。比如，采用降额设计、简化设计等可靠性设计方法，还不能达到可靠性要求，或者提高零部件可靠性的改进费用比重复配置还高时，裕度技术可能成为惟一或较好的一种设计方法，例如采用双泵或双发动机配置的机械系统，但应该注意，余度设计往往使整机的体积、重量、费用均相应增加。裕度设计提高了机械系统的任务可靠度，但基本可靠性相应降低了，因此采用裕度设计时要慎重。
五、失效安全和损伤容限设计
当设备或系统的一部分发生故障时，依靠产品自身结构可确保系统或设备安全的设计，称作失效安全设计。在机械结构中，一部分结构发生裂纹或损伤时，能使这种损伤限制在一定范围内，直到下一个检测或维修周期前，整个结构不会发生致命破坏或影响整机功能的正常发挥，称作损伤容限设计，这在航空、船舶及压力容器等涉及安全性的重要结构中经常使用。
六、耐环境设计
耐环境设计是在设计时就考虑产品在整个寿命周期内可能遇到的各种环境影响。例如，装配、运输时的冲击，振动影响，贮存时的温度、湿度、霉菌等影响，使用时的气候、沙尘振动等影响。因此，必须慎重选择设计方案，采取必要的保护措施，减少或消除有害环境的影响。具体地讲，可以从认识环境、控制环境和适应环境三方面加以考虑。认识环境是指：不应只注意产品的工作环境和维修环境，还应了解产品的安装、贮存、运输的环境。在设计和试验过程中必须同时考虑单一环境和组合环境两种环境条件；不应只关心产品所处的自然环境，还要考虑使用过程所诱发出的环境。控制环境是指：在条件允许时，应在小范围内为所设计的零部件创造一个良好的工作环境条件，或人为地改变对产品可靠性不利的环境因素。适应环境是指：在无法对所有环境条件进行人为控制时，在设计方案、材料选择、表面处理、涂层防护等方面采取措施，以提高机械零部件本身耐环境的能力。
七、人机工程设计
人机工程设计的目的是为减少使用中人的差错，发挥人和机器各自的特点以提高机械产品的可靠性。当然，人为差错除了人自身的原因外，操纵台、控制及操纵环境等也与人的误操作有密切的关系。因此：①人机工程设计是要保证系统向人传达的信息的可靠性。例如，指示系统不仅显示器可靠，而且显示的方式、显示器的配置等都使人易于无误地接受。②控制、操纵系统可靠，不仅仪器及机械有满意的精度，而且适人的使用习惯，便于识别操作，不易出错，与安全有关的，更应有防误操作设计。③设计的操作环境尽量适合人的工作需要，减少引起疲劳、干扰操作的因素，如温度、湿度、气压、光线、色彩、噪声、振动、沙尘、空间等。
八、稳健性设计（健壮设计）
这是著名质量学家田口玄一博士提出的一种统计分析设计方法，在国外较为流行。（具体内容参阅第十章）
九、机械零件、结构的概率设计
这是在考虑载荷、环境条件变化和材料、工艺波动等因素对可靠性影响的基础上预计和设计可靠性的一种方法，相对传统的安全系数设计方法更为科学合理。该方法论已成功应用于一些高可靠性要求的结构设计中，对于一般机械产品，由于缺乏基础数据和建模经验，应用尚不普遍。
十、权衡设计
权衡设计是指在可靠性、维修性、安全性、功能重量、体积、成本等之间进行综合权衡，以求得最佳的结果。权衡设计的方法基础是全面价值工程，其具体内容可参阅第九章。
十一、模拟方法设计
随着计算机技术的发展，模拟方法日趋完善，它不但可用于机械零件的可靠性定量设计，也可用于系统级的可靠性定量设计。
思考题
1．质量设计与设计质量的关系及意义。
2．质量设计的系统原则有哪些？
3．质量设计包括哪些主要方面？
4．可靠性设计的指导思想有哪些？
5．可靠性质量有哪些数学特征？是如何表达的？
6．可靠性质量设计有哪些主要方面和内容？
7．机械产品可靠性质量设计有哪几种方法？
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
