随着市场竞争的不断加剧，各企业为提高自己的产品的质量和生产效率，针对自己企业文化和产品特点，开发出了各自独特的产品设计开发系统。但是，这些企业自己开发的系统并不完善，产品设计系统缺乏灵活性，不适应产品结构的改动，不能很好地兼顾产品后期设计及其在使用中出现的问题，如在对产品装配体部分零件结构的修改或增加、删除某零件时，装配体的整体结构模型都要做很大的变动，模型也因此在整体上不易于维护，任何零部件细节的修改都可能导致整个模型的重新设计。同时，缺乏有效的辅助设计机制，有效地在客户需求与设计者的设计理念之间达成共识，通过建立试用样品来探索产品设计的成败，需要花费大量的时间，这都制约了产品设计过程的自动化和生产效率。 如果在产品设计系统中，融合产品功能要求，结合概念设计和自顶向下的装配设计方法，以及对产品工作过程进行模拟试验，能有效地解决上述难题。 本文首先对产品装配模型进行研究，提出基于功能的结构分析方法，并以此研究建立产品装配关系的数学模型和产品装配体的图结构模型，以实现产品功能和结构信息的设计系统处理。 然后研究建立基于功能模块化结构的参数化设计系统，并提出了产品零部件信息设计系统处理方法，建立产品装配体装配关系中约束系统，并研究约束系统的求解机制以及约束系统求解的算法。 在建立的参数化设计系统基础上，利用三维草图和表达是功能，建立产品的三维参数化模块和产品三维模型参数数据库，开发基于产品层次结构有向图和零件变量表的自动装配模块，并通过建立300MW高压加热器球头水室三维模型实现该方法。 最后利用建立好的300MW高压加热器三维模型，结合3DMAX动画制作技术，研究高温过热蒸汽在限定的空间内的运动状态，蒸汽与其他物体热交换冷却凝结的状态，研究水流在U型管道中流动的模拟方法,并在3DMAX中进行模拟。最终建立300MW高压加热器工作模拟系统，使客户和设计者在设计过程中，对产品的结构和工作有直观的认识，及时发现问题，优化设计结果，利用模拟系统实现对产品设计系统的辅助功能。