产品设计作为整个产品研发的前端过程对产品的成本、研发周期、销售利润有着至关重要的影响。为了应对不断加剧的市场竞争和千变万化的顾客需求，越来越多的设计人员采用变型设计方法作为产品开发策略。本文对变型设计理论和方法进行了深入的分析和探讨，对变型设计实施的主要关键技术—系统框架构建、产品模型建立、原型修改方法、产品方案评价、设计资源重用、产品信息集成和传递及重组进行了深入的研究。具体研究内容如下： 从分析变型设计实施的动机、策略和模式入手，提出了生长式和介入式两种变型设计的实施方法，对变型设计中设计资源的重用方式、变型设计知识环境的构建进行了深入研究，从设计信息传递的角度提出了以变型设计相关模型为核心的变型设计系统框架。 对变型设计相关模型开展了全面细致的研究。首先从总体上对变型设计相关模型的作用和建立进行把握，论述了变型设计相关模型的构建基础—可拓学的基元理论；深入研究了变型设计相关模型中的节点模型构建、设计约束的分类、特性与作用，探讨了变型设计相关模型相关关系的表示方法；按照需求设计、概念设计、装配设计和详细设计对变型设计活动进行细分，研究了上述四个阶段变型设计相关模型的建立方法：利用可拓变换和质量功能展开建立需求设计阶段的变型设计相关模型；通过对概念设计过程的深入分析，提出了以基本FBS为核心的概念设计阶段变型设计相关模型，利用功能物元、行为物元、结构物元和可拓变换对变型设计概念设计过程进行建模，详细论述了介入式和生长式两种变型设计方式的实施过程；利用顶层基本骨架(TBS)和UG NX提供的知识熔接设计环境建立装配设计阶段的变型设计相关模型；以UG NX中的知识融合语言建立详细设计阶段的变型设计相关模型。 鉴于变型设计知识难于获取与管理，本文进一步引入了CBVD(基于实例的变型设计)技术，全面研究了变型设计的基础—变型实例库的相关技术：实例的表示、实例检索特征的确定、实例检索方法、实例检索系统的构建；研究了变型设计概念设计阶段功构映射的支持技术—功能目录、原理目录、结构目录的建立；对变型设计相关模型中功能、原理、结构的相容关系进行了深入分析；将变型设计过程中的设计冲突划分为不相容问题和对立问题，利用可拓变换理论建立相应的问题模型并对冲突进行消解；研究了变型设计相关模型中对节点的删除、增加、替换的操作方法；基于以上研究成果提出了基于变型设计相关模型的原型修改方法。 对变型设计中的评价决策方法进行了系统的研究，讨论了变型设计评价指标体系的建立方法、评价指标权重的确定、评价决策模型的构建，利用层次分析法和可拓模糊物元方法对变型设计产品方案进行评价；提出了基于动态可重组检索特征的实例检索策略；给出了功能相容度、原理相容度、结构相容度的计算方法。 基于论文的研究成果开发了变型设计系统，研究了主界面模块、需求设计模块、概念设计模块、装配设计模块、详细设计模块、节点和约束管理模块、知识库管理模块的开发工作，以发动机曲轴的变型设计实例验证了本文所建立的变型设计原型系统的可用性。