Las cargas de conducción variables en el tiempo y los parámetros estructurales inciertos afectan la precisión de transmisión de los mecanismos de transmisión por cadena. Para mejorar la precisión de transmisión y la consistencia de colocación de estos mecanismos, se propone un método de diseño de optimización robusta basado en la expansión de Karhunen-Loeve y la expansión de caos polinómico (KL-PCE). Primero, se establece un modelo dinámico del mecanismo de transmisión por cadena, considerando múltiples modos de contacto, y se verifica la precisión del modelo a través de experimentos. Luego, basado en el método KL-PCE, se establece una relación de mapeo entre los parámetros de entrada inciertos y las respuestas de salida. Se formula un modelo de diseño de optimización robusta para el proceso de transmisión por cadena, con la precisión y consistencia de transmisión como objetivos. Finalmente, se utilizan estudios de caso para verificar la efectividad del método propuesto. Así, se mejora la precisión de transmisión del mecanismo de transmisión por cadena, proporcionando una base teórica para el diseño de mecanismos de transmisión por cadena bajo incertidumbres de carga variables en el tiempo y para mejorar la precisión de otros mecanismos complejos.