为解决成形试验机因结构笨重而导致的运输及安装不便的问题,提出了考虑概率和非概率不确定性的结构轻量化设计方法。分别利用概率和非概率模型表征不确定性,构建了上横梁确定性、概率可靠性和区间不确定性优化设计这3种模型。进一步,建立了上横梁装配体有限元模型,并构建了其强度和刚度响应面模型。基于可靠性灵敏度因子分析选取了不确定性因素,完成了3种结构优化设计模型并进行了详细对比。结果表明,确定性优化所得结构的可靠性低,概率可靠性优化所得结构易受假定的概率分布参数影响,区间不确定性优化能够得到优异结构并严格保证其可靠性,适合工程结构轻量化设计。最终,所提出的方法使成形试验机上横梁减重10.29%。

根据RV减速器的结构特点,建立了主要承载部件的时变模糊可靠性分析模型,讨论了相关零件在服役期间内的可靠度变化规律,结果表明摆线轮是影响整机可靠性的最薄弱零件。根据最薄弱环节原则,以摆线轮的可靠度和整机的体积为优化目标,提出了RV减速器可靠性优化设计方法。对样机分别进行了常规优化和可靠性优化设计,对比优化结果,显示后者能在减少体积的同时保证高可靠度,优化效果显著,验证了该方法的有效性,为RV减速器的参数优化提供了一种新方法。

研究了滚子链传动的可靠性优化设计法.在保证传动的预期可靠性及其它约束的条件下,以最大承载能力为目标,建立了滚子链传动可靠性优化设计的数学模型,并给出了计算示例.

考虑输送机结构尺寸、载荷、材料性能等的随机性,以结构可靠度为目标或约束,给出两类可靠性优化设计模型。应用一次可靠度方法,研究双循环方法、单循环方法进行优化求解,在此基础上进一步改进,提出了可靠性优化求解的混合循环方法。最后,以某输送机的齿轮传动系为对象,进行可靠性优化建模、求解;结果表明：可靠性优化方案既实现了结构的减重,又提高结构的可靠性,满足了设计指标要求;提出的混合循环法,保证了可靠度计算精度的同时,具有较高的计算效率。

针对风电齿轮箱传动系统设计过程中各级安全系数难以预先定量控制的问题，建立了完整的风电齿轮箱传动系统可靠性优化模型。结合标准IS06336将轮齿疲劳安全系数进行分类和整理，并将其表示成关于优化变量的显式函数形式，在此基础上制定了合理的目标函数，应用序列二次规划法（SQP）求解优化模型。算例表明：优化后的风电齿轮箱传动系统较好地体现了设计者的预先期望，能够实现各级啮合安全系数预先可控，从而有效避免了传统选配法在这方面的局限性。