本文以满足使用寿命要求为前提，以提高轧机机架的强度、刚度，充分发挥材料性能为目的，在对国内外研究现状进行了深入分析的基础上，对轧机机架应用现代设计理论与方法进行了研究。首先，采用M.D.斯通公式，计算了不同材料、多个道次的大量轧制力，并对轧制力样本进行统计分析，对统计分析后的结果进行了假设检验，由此测算了1 200轧机的载荷谱。其次，以ANSYS5.7有限元软件作为分析工具，用载荷谱的平均值作为计算载荷，进行了轧机机架的三维模型的有限元模拟。得出机架的各单元、节点的变形值及应力值，找到了机架的危险点的位置。然后，以有限元法计算得出的应力和变形结果为约束条件，运用优化技术，采用三维模型，对轧机机架进行了优化设计。通过优化计算，确定了机架的主要几何尺寸值。最后，应用可靠性理论对优化后的机架进行了可靠性分析。一方面，应用蒙特卡洛模拟法计算了应力分布和纵向变形分布，对最大纵向变形量进行了校核；采用应力-强度干涉模型，对机架危险点处的应力进行了静强度可靠度的计算。另一方面，由于机架是在脉动载荷下工作，有发生疲劳破坏的可能，本文采用修正的Miner法则，结合机架的P-S-N曲线，通过FORTRAN语言编制程序，预测了机架的疲劳强度可靠性寿命。