随着现代产品结构的集成化和复杂化,对机械产品整体运行性能的可靠性和可持续性提出了更高的要求。在零部件的加工精度达到工艺要求的条件下,提高零件的配合质量和接触质量成为现代机械装配中的一个主要问题。孔轴配合是机械产品最基础的装配结构之一,配合间隙对产品的性能优劣和安全、有效运行起着决定性作用。在孔轴配合存在间隙的情况下,可以通过可靠性分析和优化设计提高机械系统的使用性能,降低配合误差,减小振动,提高产品工作可靠性,避免产品功能失效。本论文研究了孔轴的加工方式和基本配合原理,依据孔轴配合接触特点,提出了其间隙配合约束方程和基于相对坐标的间隙配合数学模型;采用随机性参数来描述孔轴类零部件间隙配合的影响因素,构建了几何参数和初始接触参数随机性分析模型,通过BP神经网络分析了各随机参数对孔轴间隙配合误差的影响。根据包容性原则,寻找孔轴间隙配合的接触位置,进行了孔轴间隙配合的简化配合模型的研究,以孔轴间隙配合的配合误差为评定指标,研究了孔轴间隙配合数学规划评定模型,在随机性分析的基础上,采用设计验算点进行了孔轴间隙配合的可靠性预测和可靠性优化设计。以车床尾座套筒配合为研究对象,分别确定以套筒行程、加工随机性和接触随机性为影响因素,建立以尾座套筒配合误差为判别依据的BP神经网络模型,分析其影响因素对配合误差的影响效果。通过设计验算点对尾座套筒配合进行了可靠性预测,依据加工随机性和接触随机性对配合误差的影响,对尾座套筒配合进行可靠性优化,并取得了满意的结果。最后,以某型号车床尾座套筒为例,对尾座套筒配合误差进行了测量试验。依据孔轴类零件加工精度指标要求,对尾座体和套筒误差进行测量,通过试验与分析数据对比,进一步验证了数值分析及可靠性分析的有效性。