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在机械系统中,机构运动副是连接两构件并保持二者有一定相对运动的中间环节。为了保证两构件有相对运动,运动副元件间一般需采用动配合,这就需要存在一定的运动副间隙。保持运动副存在适量间隙是确保机构运转灵活的基础,但运动副间隙的不确定性却已成为严重影响机构动态性能以及可靠性的重要因素。含运动副间隙机构系统的研究已经引起越来越多的关注,虽然其研究已涉及到机构的运动学、动力学各个方面,但现有研究文献显示,对含运动副间隙随机性的机构运动可靠性分析与综合体系尚未完善,需对其相关理论和方法进行深入研究。为此,本文通过考虑尺寸公差和运动副间隙的不确定性,来研究机构运动可靠性分析与综合理论和方法,主要工作体现在以下几方面:(1)为了验证运动副间隙对机构运动可靠性的影响,以曲柄连杆机构为例,综合考虑机构的尺寸公差和运动副间隙不确定性以及机构自身误差,构建误差概率模型。采用概率法对含运动副间隙不确定性的机构运动精度分析的难点是运动副间隙变量的概率建模以及如何处理运动副间隙变量间的统计相关性问题。针对此难点,采用混合降维法(Hybrid Dimension Reduction Method,HDRM)对含运动副间隙不确定性的机构瞬时可靠性进行分析,用一次二阶矩法(First Order Second Moment,FOSM)对考虑随机误差(包括尺寸公差、运动副间隙)的曲柄摇杆机构运动可靠性分析。(2)机构时变可靠度能够提供运动区间上的全部可靠性信息,便于实现风险管理和概率寿命预测。本文提出了一个有效的对函数生成机构的时变可靠性分析方法—包络函数法。文中用混合降维法近似随机变量的运动输出和用包络函数法估算失效概率对时间的依赖性。实例分析表明:所提出的包络函数法是有效的。(3)在对机构可靠性分析的基础上,进一步探讨含运动副间隙不确定性的机构可靠性概率综合,以机构运动失效概率最小为目标函数,并将机构运动失效概率作为约束条件进行概率综合。实例分析表明:所提出的机构概率综合方法能够有效降低机构运动失效概率,提高机构运动的运行安全性。(4)可靠性设计优化和稳健设计是最典型的两种不确定性设计方法。可靠性设计优化和稳健性设计是从不同的角度来提高产品质量,在实际工程中,产品需要同时满足可靠性和稳健性的设计要求。因此,有必要在设计阶段将二者结合起来以期全面提高产品的设计质量和水平。本文提出可靠性稳健设计方法,并进行实例分析,验证可靠性稳健设计的优越性。并在此基础上提出基于成本-质量模型的可靠性稳健综合模型,获取以工程实用的全寿命周期成本最小,满足可靠性和稳健性要求的最优解,为机构设计质量的全面提高奠定基础。