机械设备在国内外市场中竞争力的强弱，在很大程度上取决于产品的质量，而产品的质量又在很大程度上取决于产品的设计，产品的设计质量可赋予某种产品“先天性优劣”这种至关重要的本质特性。因此对绝大多数产品来说，产品的设计在保证产品质量的过程中起着头等重要的作用。公差设计又是机械产品设计中极为重要的不可缺少的一环。这是因为尺寸和公差不仅影响产品的质量，而且对制造成本也起着决定性的作用。 当前的公差设计研究大多集中于详细设计阶段，对设计前期的公差研究较少。为保证概念结构设计的可行性与经济性，提出将公差设计研究提前到概念设计阶段并研究了其中的关键技术。本文以国家自然科学基金项目：产品概念结构与公差同步综合进化设计理论与应用研究(项目号：50475129)为中心展开研究。按照自顶向下、分解重构的设计思想，在生长型概念结构设计的基础上，将公差问题提前到概念设计阶段。随着结构自顶向下、不断进化的设计，公差设计也是一种自顶向下、不断进化的设计，从设计的源头开始考虑公差因素，并把公差因素作为产品设计的推动因素，启发式引导产品创成过程，对产品方案进行评价和优化。在设计前期的公差设计将及时发现设计中的公差问题，减少设计修改并缩短设计周期，极大地降低产品成本。 论文的主要内容如下： 系统地综述了国内外计算机辅助公差设计与概念结构设计的研究现状。按照自顶向下的设计思想说明了在设计前期研究公差问题的必要性，在此基础上提出了本文的研究目标和整体框架。 首次提出了基于同步公差设计的概念结构设计优化理论，其本质是自顶向下和分解重构的设计思想在公差设计中的体现。建立了功能—结构—公差集成模型，分析了这种设计方式与传统设计方式的不同。研究了公差与概念结构优化的关系，建立了同步公差和概念结构设计优化具体实现框架，实现了基于公差的设计。建立了面向同步公差设计的集成设计模型，它包括装配信息模型、同步公差设计过程模型、相应的公差表示模型三个部分。装配信息模型采用了基于配合和接触关系的功能表面装配网络模型，并建立了相应的数据结构；分析了宏观的概念设计