叶轮是离心压缩机高速转子的核心部件,压缩机叶轮使气流加速、增压、升温,而本身则主要承受离心力、气动力、激振力、外物冲击等循环交变载荷与动载荷作用。它的结构、工作状态和工作环境十分复杂。在叶轮的高应力区,这些载荷与叶轮本身的焊接残余应力叠加作用,使叶轮容易产生应力集中过大,产生裂纹甚至发生破坏。叶轮的可靠性直接影响到整个压缩机组的正常运转,甚至影响到整个机组的安全。因此,研究和分析叶轮的可靠性能已经成为迫切需要的问题。本文在广泛吸收国内外机械强度设计以及可靠性稳健设计研究成果的基础上对大型离心压缩机叶轮在离心力作用下结构可靠性问题进行了大量的研究。研究工作主要分为两部分,第一部分对单独的叶轮进行强度分析,得到了离心力作用下叶轮的结构变形和应力分布状况,以及危险部位的应力值,以降低成本为原则,结合神经网络技术,对叶轮进行了可靠性设计；并结合神经网络技术以及可靠性灵敏度方法,对叶轮结构进行了可靠性稳健设计,使其在满足可靠度的前提下,对结构参数变化的灵敏度降到最低,从而提高了叶轮的稳健性；第二部分以非线性接触理论为基础,利用有限元法分析了叶轮部装结构在热装过程结束达到稳态后轮毂与轴接触处的内应力大小与接触情况。分别分析了套装结构静接触以及在离心力作用下的动接触两种工况,对过盈量按照离心力作用下全部接触为标准进行了设计,确保了叶轮与轴良好的装配状态。最后结合神经网络技术以及可靠性灵敏度方法,对叶轮套装结构进行了可靠性设计和可靠性稳健设计,并与前面单独对叶轮进行可靠性稳健设计的结果进行了对比。通过本文的研究,总结和摸索出了一套应用于大型离心压缩机叶轮的可靠性稳健设计方法,确保大型离心压缩机以一定的可靠度正常运行,并且结构中的随机参数的变化对可靠度的影响达到最低。该文分析得到的数据结果为离心叶轮的设计提供了重要的依据。