目前齿轮的设计仅凭借设计人员的经验（experience)进行，设计的结果过於保守，为了减少机械设计过程(guò chéng)中不可控因素对设计质量的影响(influence)，在產品(Product)开发设计的各个环节，运用稳健优化设计思想，並与其他设计专业软件相结合，与数据库(Database)、知识库、专家库相连接，建立齿轮稳健优化设计係统，以实现高效、高质量、低成本的產品设计。该係统由方案设计模块、参数(parameter)及容差设计模块、参数化建模等模块组成，实现了从方案设计到详细设计各个设计阶段的稳健性分析和稳健优化设计。该係统具有以下特点。
    1.设计结果具有可行稳健性在一般的机械的优化设计中，均是將设计参数作为確定值对待，而在实际工程中，这些值会发生一定的变差，从而导致质量波动，所以一般优化设计的解是不稳健的，本係统采用稳健优化设计方法克服了这种缺点，保证了设计质量。行星齿轮减速机相对其他减速机,好色先生APPIOS具有高刚性,高精度(单级可做到1分以內),高传动效率(单级在97%-98%),高的 扭矩/体积比,终身免维护等特点。
    2.优良的方法库根据稳健优化的实际对象的特点，齿轮稳健优化设计係统(system)的求解算法选用具有高度稳健性並能进行全局优化的混合离散基因遗传算法进行寻优，最终可获得较优的解。
    3.共享数据库机械中的零/部件是相互联係、相互约束的，係统(system)中采用共享数据库，把设计中所需要的基本数据及稳健优化的结果，存储到相应的数据库中，便於管理(guǎn lǐ)和使用。
    4.使用方便快捷该係统集的方案设计、零/部件的设计、建模於一体，能大大节省设计时间，提高设计效率。
    二 体係结构
    在方案设计阶段，引入稳健（prudent)性思想进行分析，根据设计任务確定係统的功能和质量准则，確定总体性能方案，针对不同的方案进行稳健性分析和综合评判，选择性能稳健性较好的方案，为详细设计阶段做准备(ready)。在详细设计阶段，確定稳健优化设计的目標函数，建立稳健性隨机模型，从而控製设计变量和噪声因素的变差对產品质量指標的影响，使设计结果满足稳健性要求，主要包括確定齿轮零/部件的质量设计准则，进行参数设计及容差设计三个模块，这三个模块可以分步使用，也可以並行使用。在获得优质的参数组合后，建立数字化样机，以进行模擬仿真，检验设计结果是否达到设计要求和目標。所有的设计参数和设计结果都存入相应的数据库中，便於使用和管理。
    三 係统实现与运行
    1.方案(fāng àn)设计模块
    方案设计是整个產品设计过程中非常重要的一环，產品的性能、成本等指標往往取决於方案设计阶段.方案设计是一个复杂的、创造性的知识密集型劳动。在这个阶段设计者应该正確地了解用户的要求，运用工程和科学知识提出满足用户要求的设计方案。但由於评价信息具有比较强的不確定性，要使评价结果尽可能合理，需要充分考虑各种波动的信息源。因此在齿轮稳健优化设计係统中，方案设计模块采用模糊稳健性分析的方法对產品总体性能进行评价，根据评价对象的具体设计信息以及確定的评价目標，考虑评价信息的不確定性，由质量属性隶属度的波动间接地反映方案的波动，从而获取稳健性较好的设计方案，为了防止一层的指標太多，权重不能很好地分配，该模块可以对方案进行多层质量属性的稳健性分析。各个指標项目及权重集等评价参数都存入相应的数据库中，便於管理及使用。进行稳健性分析之前，先要清空结果库，然后选择质量指標的层数，並相应地填写指標项及其权重。
接下来通过专家评价建立评价矩阵，评价矩阵中的元素需按列输入便於程序处理。齿轮减速机是我国广泛运用在华东地区、华东地区、用於塔引入式起重机机械的回转机构，广泛应用於冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、製药等领域。
    2.参数及容差设计模块经过方案设计后，得到了產品的总体技术设计方案，接下来的工作是確定具体尺寸和公差。参数设计和容差设计是稳健设计的核心部分，也是齿轮稳健优化设计係统设计过程的核心。参数设计的基本思想是合理选择设计变量(Variable)，使干扰变量对產品质（Character)量的影响达到最小且成本较低。容差设计的过程是確定各参数最合適的容差，即在考虑各参数的波动对產品质量特性值影响之后，从经济角度（angle)考虑是否需要对某参数的容差给予调整。因此从工程应用观点出发，提供多种稳健设计模型，如图3所示。
    2.1齿轮参数设计模块
    选择参数及容差设计菜单下的齿轮子菜单，弹出齿轮设计条件设置对话框，在这一级对话框中给出了齿轮设计所需的初始设
计条件，设计者首先选择(xuanze)齿轮类型，接下来可根据设计任务的要求输入原动机输入功率和输入转速、比、压力角、螺旋角等设计参数，以及工作情况、"啮合（niè hé） "方式、大小齿轮材料、精度等级、应用场合、主动齿轮布置情况、预计工作年限及工作时间等內容。设定的参数確认无误后，即可进行稳健优化（optimalize）模型选择並进行求解。设计结果存入数据库(Database)並在结果框中显示。
    2.2轴的参数(parameter)设计模块
    在完成齿轮（Gear）的稳健优化后，从所得到的参数以及技术要求、布局条件出发，进行轴的结构设计，然后进入轴係的稳健优化设计校核模块。硬齿麵齿轮减速机传动的效率是所有传动式中效率最高的一种，其效率比蜗杆传动要高的多。齿轮减速机的效率主要由齿轮及轴承的摩擦决定。
    在此模块中，首先根据轴的受力情况选择转轴模型，並输入轴的功率和轴的转速或从设计初始条件数据库中提取参数。然后对轴的设计参数进行设置，包括轴上力的大小，受力点的位置以及元件的直径等內容。係统將根据输入的参数计算轴所受到的弯矩和扭矩，並將计算结果存入相应的数据库，同时为了更加直观地反映轴的受力，係统还提供了绘製弯矩图、扭矩图和弯扭合成图等功能，並且以报表的形式给出轴上各点的具体数值。通过(tōng guò)分析弯扭合成图，结合结构设计中所確定的初始轴径，確定轴上危险截麵的位置，进行许用弯曲应力的校核，校核成功后才能进入抗疲劳稳健设计模块，否则需要返回，重新进行结构设计。
进行稳健（prudent)优化时，需要设定设计变量的取值范围和容差范围。对於材料的疲劳极限值的设定，使用者可自行填写，也可查询轴的材料库获得极限应力值。
    考虑到载荷的变差，故还需设定载荷的波动比例值，为了减少查阅资料的时间，係统(system)中已经建立了有效应力集中係数数据库、尺寸係数数据库、表麵加工係数数据库等知识库，针对不同的应力集中只要选择(xuanze)相应的按钮並进行相关数值的输入后，係统即会查找相应的数据库，获得均值及標准差。整个优化过程通过(tōng guò)遗传算法求解模块进行。
    3.建模模块
    为了便於设计结果的进一步分析，基於VC++对UG进行二次开发，实现了零/部件参数(parameter)化建模模块，参数建模所用的几何参数从设计结果数据库中提取，实现了关键零/部件的快速设计。建模模块包括用的主要零/部件，如轴的建模、齿轮的建模及轴承的建模等。
    四 结语
    本文基於VC++平台，研製了齿轮的稳健优化设计係统。该係统采用了模块化思想，力求以实现开放性、可拓展性和可移植性为目標进行开发，实现齿轮稳健性分析和关键零/部件的稳健优化设计等功能。使用该係统可以使齿轮的设计过程简单快捷、设计速度大大提高，同时采用稳健优化设计方法可以降低生產成本，提高產品(Product)质量(Quality)，因此在工程实际中有著广泛的使用价值。