在新经济时代,产品创新设计能力已经成为企业的核心竞争能力。在产品创新设计过程中,困难功能元的识别与求解是设计的难点,也是决定产品能否成功的关键。在全自动笤帚捆扎机开发过程中,由于客户需求及空间约束等因素的影响,勒紧打结功能求解困难。在对困难功能元相关理论方法系统研究基础上,提出基于根原因分析的困难功能元识别方法,完善功能元求解的效应综合法,提出基于裁剪的困难功能元求解方法,并用于笤帚捆扎机用勒紧打结器的创新设计。论文主要工作如下:(1)在现有困难功能元研究基础上,进一步分析困难功能元求解困难的原因,明确了困难功能元定义。提出基于根原因分析的困难功能元识别方法。首先对约束类型进行分析,并将功能元所受的约束作为一种输入融入到功能结构当中,建立扩展功能结构;然后从与问题表象相关的输出流入手,在功能结构上进行因果推理,确定导致该输出流产生的所有根原因及所有问题功能元所受约束的类型;最后确定冲突区域及各功能元之间的约束关系,实现对困难功能元的识别。(2)完善基于效应综合法的困难功能元求解方法,并提出基于功能裁剪的困难功能元求解方法。前者用于困难功能元的直接求解,在效应知识库的支持下,查找相关效应,在约束条件下缩小了可用效应范围,最后结合效应知识库中的工程实例,完成求解。后者首先分析直接裁剪替换困难功能元的可行性,之后通过裁剪对困难功能元产生约束的约束功能元和约束输入流的方法,降低困难功能元求解难度,最后再运用效应推理完成求解。(3)基于上述困难功能元识别与求解方法,完成一款适用于笤帚苗等苗杆类作物打结的勒紧打结器创新设计。完成勒紧打结器的概念设计,并对勒紧打结器中关键部件进行了有限元分析。