随着科学技术的飞速发展,柴油机内部结构日益复杂,环境条件更加苛刻,因此对产品的要求不断提高,柴油机不仅要具有好的性能,更要具有高的可靠性水平。通常对柴油机的可靠性研究中,只考虑完全可靠或完全失效两种可能状态,忽略了柴油机系统及元件部分失效对系统性能的影响,由此建立的可靠性分析模型往往与实际情况存在较大差异。因此,对柴油机进行多层次多状态可靠性研究在提高柴油机可靠性、可用性、可维修性与安全性,延长其使用寿命,使机械设备更具市场竞争力,提高产品质量等方面都具有着积极和现实的意义。本文综合运用有限元分析理论、可靠性理论、随机过程等数学理论对柴油机系统的多状态可靠性进行研究,主要研究内容如下:(1)应用有限元分析方法对柴油机曲轴进行分析。针对柴油机曲轴主轴颈过渡处应力过大易发生断裂的故障,结合Pro/E和ANSYS软件的有限元分析方法对其进行应力分析,经分析计算得出轴颈过渡处的应力值、应力云图以及位移云图,并提出改进意见。(2)利用数学中的随机过程方法,提出基于马尔可夫模型的柴油机多状态可靠性分析方法。对柴油机分别进行单元级和系统级的可靠性分析,得到其可靠性单元函数以及其瞬时性能期望值。(3)引用数学中的发生函数方法,结合传统的可靠性结构图分析方法,对更为复杂的、存在潜在失效的柴油机多状态系统进行了可靠性分析计算。得到了存在潜在失效的柴油机多状态系统的缩减发生函数u~ j( z)以及完整发生函数Uπ( z),计算出多状态系统的可靠性及性能期望值。(4)采用通用发生函数法和马尔可夫模型结合的方法,对有限维修资源条件下的串并联多状态系统进行了可靠性优化,在满足系统可靠性的条件下对系统各元件采用了最小的成本配置。