機械產品在設計、制造和使用過程中存在大量的不確定性因素，例如工作環境、承受的載荷、材料性能、結構尺寸等。實踐表明，這些不確定性因素往往都在一個較寬的范圍內波動，呈現出隨機變量的特點。由于這些因素的影響，即使設計中采用較大的安全系數，也不可能保證產品絕對安全或可靠。因此在進行產品設計時，應采用可靠性設計分析方法，充分考慮不確定因素的影響，使產品發生失效的可能性足夠小。

機械可靠性設計技術就是概率統計與機械設計理論相結合的一套方法。一般來說，機械可靠性設計主要解決3類設計問題：

(1)失效概率預計

將載荷、材料性能、零部件尺寸都視為服從某種概率分布的隨機變量，借助一定的模型和公式，計算給定條件下產品不發生失效或破壞的概率，與安全系數一起作為“設計校核”的依據。

(2)可靠壽命預計

受隨機因素的影響，產品壽命的分散性很大，往往相差幾倍甚至幾十倍。利用機械可靠性設計理論，可在一定置信度下預計產品的壽命，將失效控制在可接受的范圍內。

(3)可靠性優化設計

根據給定的可靠度要求直接確定或優化產品的設計參數，保證所設計產品達到規定的可靠性要求。

按照研究對象的不同，機械產品可靠性一般分為結構可靠性和機構可靠性。結構可靠性主要針對機械結構的強度以及載荷作用下的疲勞、磨損、斷裂等失效問題；機構可靠性主要針對機構動作過程中發生的運動精度、功能不達標等問題。按產品層次的不同，可分為零部件可靠性（單故障模式為主）和機械系統可靠性（多故障模式為主）。

機械可靠性設計分析方法主要可分為定性方法和定量方法：

定性方法主要包括故障模式影響分析（FMEA）、故障樹分析（FTA）、可靠性設計準則、規范等。

定量方法主要包括：

（1）結構可靠性設計分析方法。以應力—強度干涉模型和功能失效極限狀態函數為基礎，分析計算機械產品關鍵故障模式的失效概率；

（2）系統可靠性分析方法。以串并聯模型為基礎，考慮多個故障模式及其相關性，分析計算機械系統的失效概率。

（3）壽命分析方法。針對疲勞、磨損等耗損型或損傷累積型的失效，建立壽命模型預計壽命。

（4）可靠性優化設計方法。根據給定的可靠性要求，直接優化設計方案和設計參數，實現綜合性能的最優。