多色集合是一种新的系统理论和信息处理工具,该文借助多色集合理论、运动链发散理论系统地研究了机械产品概念设计的建模方法、推理技术及其形式化方法.论文的主要研究工作和创新成果如下:(1)该文通过建立约束关系集合,研究了系统各个部分之间存在约束关系时的多色集合递阶结构树模型及其形式化方法,建立了加工中心概念设计的递阶结构树模型.(2)该文系统地阐述基于多色集合理论的加工中心的机构发散基本方法和步骤:①找出具有设计者所期望设计规格的现有设计,并归纳出这些设计的拓扑特性;②应用树图表示法对现有机构进行表示;③将这些机构一般化并可得到对应的一般化树图;④应用运动链发散理论对所有一般化树图进行发散;⑤根据拓扑约束为运动链分配机构及运动副;⑥根据运动特征分配轴,最后得到机构图谱.(3)提出了基于多色集合理论的运动链发散算法,应用该算法进行机构发散推理.先对所有运动链建立多色集合递阶结构树模型,然后为每个运动链建立杆和运动副的二层多色集合矩阵表示,进而对两层多色集合的统一颜色分别求其体,对体的元素进行笛卡尔合取运算,求出体的笛卡尔积,将得出的笛卡尔积求析取运算,并返回到前面建立的多色集合递阶结构树模型中去.根据该模型,每个体元素可以重新构建一个特定化运动链,该运动链可以映射为一个创新的机构简图.(4)综合应用了层次分析法、模糊决策,建立模糊决策模型,对发散得到的一系列可能方案进行评估.结果表明,该模型可以有效解决概念设计阶段方案的评价及决策问题.(5)基于上述理论和算法,开发了加工中心概念设计原型系统.