目前提升螺旋槽机械密封性能,多依赖于设计者经验来调整密封结构参数,对已有机械密封性能研究实例整合度不高,整个性能优化流程缺乏科学的理论框架指导。针对该问题,将公理设计理论结合现有的机械密封性能研究,提出了基于公理设计理论的螺旋槽机械密封结构优化方法。该方法定义了螺旋槽机械密封的3层次功能需求域和设计参数域之间的映射关系,并由此发展了14×14的对角优化矩阵。研究结果表明引入公理设计为螺旋槽机械密封性能优化提供了基础理论框架,将优化流程分解为多个设计模块,提高了螺旋槽机械密封优化设计的效率和准确性,具有较好的应用价值。

公理设计指导下的产品概念设计不可避免会遇到耦合设计问题。为此,将可拓学中转换桥方法引入耦合问题消解研究,通过分析公理设计中耦合问题和可拓学中对立问题的关系,提出一种应用可拓学进行解耦的方法。由设计矩阵确定耦合问题,进而对耦合问题进行了形式化描述,据此构造出公理设计下基于转换桥的解耦流程。文中以环锭细纱机振动和磨损问题验证了方法有效性和可行性。

针对传统失效模式与影响分析（FMEA）方法难以在多重失效、多功能产品分析中高效应用,提出一种基于公理设计与FMEA结合的可靠性设计方法.通过利用独立公理对系统或产品进行完整地设计参数分解,消除设计参数之间的影响,从而对子系统或元件进行完整准确的FMEA分析.分析了风险优先数（RPN）在失效风险评估中的不足,结合信息公理的信息评价模型,提出一种基于信息公理与传统RPN集结合的可靠性评估法,通过实例验证,该方法能够更科学地对风险因素进行排序,从而指导设计师进行更准确的可靠性优化设计.

压缩机气阀的设计涉及到很多设计要素,各要素之间相互耦合,影响着气阀设计的成败。如果只针对气阀的某个要素分别进行研究,这样局部零部件的优化设计未必使得气阀整体性能得到提高。因此,本文应用公理设计理论,以吸气阀为例,将阀片和相关的阀孔及阀座作为一个组件进行设计,系统地分析气阀的功能需求,并映射出与之相对应的设计参数,经独立公理和信息最少公理优化后得到最终的CAD模型,通过样机测试后证明是可靠有效的。这种设计方法可以在设计初期就预测出设计的结果,并选择合理的设计方案,为气阀的优化设计提供了一种可行的方法。

概念设计阶段的各种设计方法如公理设计法、可拓学方法、TRIZ等都有其优势，又有其局限性，在实际设计中应将各种设计方法集成起来解决设计问题。以叉车液压系统设计为例对此思想进行了介绍。根据公理设计中的独立公理进行了初始概念设计，根据信息公理进行了有关元件集成。利用TRIZ及可拓学方法分析设计存在的矛盾和冲突并加以解决，完成最终的方案设计。