齿轮是装备制造业中最核心的关键基础部件之一,也是制造设备中应用最广泛的零部件之一,其加工精度与效率代表着一个国家的基础制造水平,但是齿轮加工过程中的微小变形及工艺稳定性控制相对复杂,这其中既有设计因素、随机因素的影响,又有制造因素的影响。滚齿加工作为最常见的齿轮加工方式,开展滚齿工艺参数对质检指标的影响机理分析与滚齿齿轮质量预测研究,对提高齿轮加工质量、加工效率和质检效率具有重要意义。本文以滚齿为研究对象,结合模糊粗糙集、多目标差分进化算法和高斯混合回归等理论,对滚齿工艺参数与质检参数的关联机理进行分析并对特征工艺参数进行提取,进一步对齿轮质量预测进行深入研究。主要研究内容和工作如下:首先,针对目前滚齿质检指标繁杂且质检效率低下、齿轮加工行业没有充分挖掘工艺参数与质检参数之间关联机理问题,对滚齿质检指标的内部关联关系进行分析研究,提出一种基于密度峰值聚类（简称DPCA）和改进多阈值Birch聚类（简称IBirch）的质检指标分析方法。首先对质检指标内部关联关系进行分析,充分挖掘质检指标的关联关系,获得质检指标关联度矩阵,在此基础上基于密度峰值聚类对质检指标进行分析,得到一组具有相对独立性且能够反应齿轮真实加工质量的低维质检指标（质量本质维度的低维质检指标）,在有效反映滚齿齿轮质量的基础上降低质检参数维度,提高齿轮质量检测与分析效率,进一步基于改进的多阈值Birch聚类对不同工艺参数下获得的该具有相对独立性的质检指标进行聚类,得到聚类标签,为进一步的特征工艺参数约简提供技术支持。然后,针对目前滚齿加工齿轮质量影响因素不明、选取工艺参数进行齿轮加工质量影响因素分析时,根据经验选取,没有系统的理论支撑,没有根据参数重要度来进行选取研究的问题。开展齿轮工艺参数对加工质量影响机理分析,提出一种基于模糊粗糙集（简称FRS）和改进多目标差分进化算法（简称IMODE）的工艺参数约简方法。该方法以参数的约简数量和依赖度误差作为单独的目标函数,避免了以往约简算法只考虑约简依赖度误差却没有考虑约简参数数量的问题,将齿轮工艺参数与设计参数的约简问题转化为多目标优化问题,引入邻域变异和动态交叉调整机制、目标支配排序机制,不仅能避免传统多目标优化算法迭代后期早熟影响解集分布的多样性与均匀性,还能避免传统直接支配选择策略中忽视优秀不可行解的问题,从而选择合理的搜索范围和方向,使得Pareto最优解朝着期望的目标约束方向进化。最终在多工艺参数、多质量指标的情况下,提取对滚齿齿轮质量影响较大的特征工艺参数,量化不同工艺参数对综合质量指标的重要度。为进一步的齿轮质量预测建模提供技术支持与理论依据。最后,由于滚齿加工过程中涉及众多影响因素,且其中含有随机、隐含变量,因而准确预测齿轮加工误差是一个极具挑战性的研究点。针对此问题,对齿轮加工过程中涉及的质量影响因素进行分析,大胆猜想滚齿质检数据服从于某正态分布,提出一种基于改进变分推断高斯混合回归（简称IVIGMR）的滚齿质量预测模型。以获取的特征工艺参数与质检参数为基础,建立高斯混合回归的齿轮质量预测模型,引入变分推断高斯混合回归对齿轮误差回归模型进行训练,避免了传统高斯混合回归模型容易陷入模型选择、信息丢失限制预测精度的提高、EM算法很难保证求得的参数是全局最优解等问题。此外还引入随机扰动误差项以提高预测模型的鲁棒性,最终实现滚齿加工齿轮质量的准确预测。应用实例表明该方法能有效预测齿轮质量,具有高的预测准确率和泛化性能,为制造车间决策分析技术关键零部件加工工艺方法及加工精度提供技术支持。本文对模糊粗糙集属性约简和高斯混合回归分析在滚齿加工齿轮质量影响因素分析与质量预测的运用中进行了深入系统的研究,将其分别应用于齿轮加工质量影响因素的特征参数提取与质量预测,并结合基于密度峰值聚类、多阈值Birch聚类、多目标差分进化等算法建立了完整的滚齿加工齿轮质量影响因素分析与质量预测模型。本文研究内容和方法对齿轮加工行业的质量分析与预测具有重要的理论意义和工程应用价值。