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火炮结构系统中广泛地存在着不确定性,因此计及不确定性的火炮结构设计对提升火炮的相关性能指标和零部件加工工艺性具有重要意义。区间优化方法是一种计及参数不确定性的设计方法,本文对机械结构优化设计中的区间优化方法的模型和算法开展了研究,然后将上述方法应用于火炮结构设计实例中,再采用神经网络优选方法对区间优化得到的多个非劣的火炮关键参数误差方案进行优中选优。主要研究工作如下:1)针对结构尺寸的不确定性,提出了两种区间优化方法。一种是改进的计及公差的区间优化方法,将概率和区间方法相结合,提出了基于离散化的区间可能度模型,并结合公差等级系数改进了公差指标。另一种是三参数区间不确定性优化方法,结合公差带定义了三参数区间,根据公差带的实际约束将三参数区间转化为两参数区间。另外,还提出了一种基于NSGA-II和试验设计方法相结合的算法,它将求解区间优化的两层嵌套优化问题解耦为单层优化问题,兼顾了计算精度和效率。2)将区间优化方法与三个火炮结构优化设计实例进行了结合。对制退机关键结构尺寸及公差采用改进的计及公差的区间优化方法进行了同步优化;对计及流液孔尺寸不确定性的后坐阻力采用三参数区间不确定性优化方法进行了分析和优化;以火炮总体结构关键参数为设计变量,进一步改进了公差指标,提出了基于近似模型的区间优化模型和算法,对火炮总体结构关键参数进行了区间优化。3)针对区间优化得到的多个相互非劣的火炮关键参数误差方案,利用神经网络优选方法对误差方案进行优选。采用基于离差最大化的多属性优选方法得到神经网络优选模型的学习样本和验证样本,然后对神经网络优选方法应用在火炮关键参数误差方案优选中的关键技术从三个方面进行了研究,建立了属性值既包含区间数又包含实数的GA-BP神经网络优选流程,并采用区间优化得到的结果对该优选流程进行了验证。