轻量化因其节能减材为越来越多的现代产品所采用,同时也是实现可持续发展的重要途径之一。现有的轻量化设计及评价多在产品详细设计阶段进行,而概念设计是设计过程中最富创造性的阶段,在概念设计阶段进行产品轻量化设计及评价可获得创新程度高、可靠性好的轻量化产品。概念设计阶段产品轻量化设计与评价方法首先进行面向轻量化的概念设计并界定原理构件,然后基于理想化水平从原理构件中选择轻量化对象,再基于Inspire(仿真驱动设计软件)为轻量化对象减重,最后计算轻量化对象的理想化水平变化率,以此评价轻量化结果是否符合设计要求。论文的主要工作包括以下几个方面:(1)面向轻量化的概念设计与原理构件界定。给出需求获取的三种方法,并提出面向轻量化定义的需求处理和需求分类;阐述EE-FBS求解原理结构的过程,通过功能设计求解满足客户需求的产品原理结构;拆分原理结构得到最小的轻量化单元—原理构件。(2)基于原理构件理想化水平的轻量化对象选择。分析轻量化与TRIZ中理想化水平之间的关系,得出理想化水平是在考虑全生命周期成本、危害下的轻量化程度;提出原理构件理想化水平的定量计算方法,基于功能分析、功能模型求解原理构件的功能重要度系数,基于性能传递和QFD求解原理构件的性能重要度系数,基于全生命周期分析、GaBi求解原理构件的成本系数、危害系数;运用最适合区域法选择轻量化对象。(3)基于Inspire和理想化水平的轻量化设计与评价。建立了基于Inspire的轻量化设计过程以规范产品轻量化流程,进而将TRIZ中理想化水平与生命周期评价相结合,形成基于理想化水平变化率的轻量化评价体系,并分析了理想化水平变化率的4种情形。(4)概念设计阶段产品轻量化设计与评价方法及应用。综合上述内容,提出概念设计阶段产品轻量化设计与评价方法,并应用于便携式阻车器的轻量化过程,以验证方法的可行性和有效性。