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运用可靠性理论与最优化设计技术，提出了机械零部件的可靠性优化设计方法，建立了可靠性优化设计数学模型。文中以某内燃机气门弹簧设计为例，在满足可靠度约束及结构几何约束的条件下，以体积最小作为优化目标函数进行可靠性优化设计，得到了比常规设计更为合理的设计结果。实例证明该方法在机械零部件的设计中是可行的，具有实用价值。