随着我国制造业水平的不断提高,为提升机械产品竞争力的需要,产品的设计不仅要满足产品的经济性要求,产品成本尽量降低,而且必须满足机械产品稳健性和可靠性的要求,对机械产品的设计提出了新的要求。由于机械产品在设计过程中存在多种不确定性因素的影响,在未充分考虑多种不确定性因素的情况下,就会导致设计出的机械产品的稳健性和可靠度大大降低,在实际工程中,机械产品的故障率将大大增加,造成的经济损失将越来越大。因此,在机械产品设计中,为了提高机械产品的稳健性和可靠度,满足机械产品的质量要求和经济性要求,将不确定性设计优化理论引入机械产品设计中,将能满足以上要求。首先,查阅了大量关于不确定性理论在机械产品应用中的研究资料,对国内外关于不确定性理论的研究进行归纳,对不确定性理论相关概念进行归纳总结,系统研究不确定性理论中的不确定性建模方法、不确定性约束可靠性等效处理和不确定性分析方法,为解决门式起重机起升机构的不确定性设计优化研究奠定基础。其次,针对设计目标建模的特点,结合均匀试验设计的思想,提出基于均匀试验设计的二次响应面方法。该方法通过均匀试验设计减少试验次数,达到降低系统分析模型训练样本的计算成本,提高系统计算速度,加快模型收敛速度的目的。通过算例测试分析表明,上述改进近似建模方法在提高近似模型精度和加快二次响应面建模收敛方面可行有效。再次,通过对并行子空间优化过程和算法的归纳,提出基于二次响应面改进的并行子空间的不确定性优化过程,将不确定性设计优化集成于基于二次响应面的改进并行子空间不确定性优化过程中,对设计变量和系统参数进行不确定性分析,在设计优化过程中,考虑整体方案的稳健性和可靠性,实现在可接受的计算代价下获取满足稳健性和可靠性要求的最优方案,然后通过算例测试表明该方法可行有效。最后,以起重机起升机构的总体设计学科模型为基础,以基于响应面的并行子空间不确定性为方法,对起重机起升机构总体方案进行不确定性设计优化。建立起重机起升机构总体不确定性设计优化模型,根据起重机起升机构的设计要求,对起升机构的总体进行不确定性优化建模,对影响设计变量的参数进行约束设置,试验结果表明同参数下可靠度和稳健因素的并入提高了模型精度,使不确定性优化结果更符合设计要求。本文将不确定性理论应用于机械产品设计中,对提高机械产品的稳健性和可靠性,降低机械产品在实际工程应用中故障率有一定的指导意义。