发动机配气机构是一个控制燃料气体进出汽缸的一种装置,是内燃机重要组成部分之一。所设计的配气机构的性能好坏会直接影响内燃机的各项性能指标,当外界的激振频率与发动机固有频率相接近时,传动系统发生共振,配气机构传动系统将会以最大振幅做振动,从而引起机械和结构很大的变形和动应力,很可能会造成破坏性事故。而对产品及零部件进行可靠性设计是一种能够保证其具有一定可靠性的机械设计方法。同时,为了能有效地提高设计成效,可以通过对配气机构传动系统进行频率可靠性分析,找出对系统共振影响较大的参数,在稳健优化设计中加以解决。本文总体上分为六章,具体的研究内容如下:.第1章,基于本文的研究背景,交代了此课题的研究目的。通过大量阅读中外文献,对配气机构、可靠性、可靠性灵敏度以及可靠性稳健设计的发展与研究现状做了进一步综述。第2章,通过对配气机构传动系统的实际工作状态的研究以及查找中外文献,总结了引起配气机构失效的四种主要形式,针对其中一种普遍失效问题建立了运动模型,推导出其运动的微分方程表达式,奠定了后续实例分析的模型基础。同时,交代了可靠性分析所涉及的基本概念和基本算法,为后续针对频率问题的可靠性分析提供了理论基础。第3章,将摄动技术与广义特征值相结合,解决了基于频率问题的特征值的求解,推导出各阶固有频率协方差的表达式。同时,借助可靠性的干涉理论,对随机动态系统共振的功能函数进行了定义,并推导出多个独立失效模式下整个动态系统共振的准失效概率表达式。在此基础上,分别以矩方法和Monte Carlo数值模拟方法对配气机构的振动模型计算共振可靠度,输出结果的相似性进一步对所提算法进行了肯定。第4章,通过对共振问题的研究,发现了频率与状态函数的关系,提出了一种解决共振问题的灵敏度计算方法。并且,为了更加直观地比较各随机参数对系统可靠度的影响程度,提出了一种统一随机变量参数单位的计算方法,即可靠性灵敏度的无量纲化。在此基础上,将所提算法应用于配气机构传动系统的振动模型中,分别计算出配气机构传动系统几个参数纲化后的均值灵敏度和方差灵敏度。从结果中可以看出不同的随机参数对配气机构传动系统可靠度的影响程度是不同的,为后续配气机构的稳健优化设计提供了定量的参考。第5章,为了弥补传统可靠性优化设计的不足,提出了一种能够保证机械产品及零部件可靠性的稳健设计方法。以配气机构传动系统的振动模型为例,通过对比优化结果与一般设计结果发现,前者不但能够保证结构系统的可靠性,而且还降低了整体可靠性对设计参数变化的敏感程度,进一步肯定了所提算法。第6章,总结本文的研究内容与成果,并进一步展望了仍有研究价值的工作。