常規的機械設計中，機械零件是否會發生失效，一般用安全係數S大於或等於許用安全係數[S]來判斷，即
上述安全係數法一直沿用至今，其特點是表達方式直觀明確。但這種設計方法把安全係數、強度、應力等都處理成單值確定的變量，儘管設計時安全係數大於1，但往往仍有零件在使用期內失效，這是因為強度、應力和尺寸等都是隨機變量，存在一定的分散性。為了確保安全，傳統機械設計有時往往盲目選用優質材料或加大零件尺寸，造成不必要的浪費。
如果將應力與強度的隨機性概念引入到上述安全係數中，便可得出可靠性意義下的安全係數，從而把安全係數與可靠度的概念聯繫起來。設應力X和強度Y是隨機變量，則安全係數s=Y/X也是隨機變量，可靠度R就是安全係數S大於1的概率，即
下面簡單介紹設計中經常採用的均值安全係數和概率安全係數的概念及其與可靠度的關係。
1、均值安全係數
2、概率安全係數
設應力和強度均服從正態分布，強度Y在某一概率值a下的下限值為Ya，即
應力在X在某一概率值b下的上限值為Xb，即
表1是一個示例，列出了當強度均值Uy=172.4、應力均值Ux=69保持不變，而強度和應力標準差在一個較大範圍內變化時可靠度的變化情況。結果表明，對於同一安全係數（表中安全係數均為2.5），由於應力和強度的分散性，其可靠度也是不一樣的。為保證結構不失效而採用過大的安全係數也不一定能保證較高的可靠性。
表1 不同應力和強度分布下的安全係數與可靠度
序號
強度標準差
應力標準差
均值安全係數
可靠度
1
6.9
10.3
2.5
1
2
34.5
20.7
2.5
0.9949
3
55.2
20.7
2.5
0.9599
4
34.5
51.7
2.5
0.9525
5
55.2
51.7
2.5
0.9146
6
69
41.4
2.5
0.8997
7
172.4
175.9
2.5
0.6628