作为闻邦椿院士的本专业的主攻方向，即在机械设计及理论的研究中倾注了大量的精力和心血，在产品设计理论和方法方面取得了八个方面的创新成果。
1）对国内外70多种设计理论和方法进行分类。100多年来，为了提高产品的设计质量，国内外的科学技术工作者提出了70多种设计理论和方法，但一直没有人对这么多的方法进行分类，2003年在“机械工程学报”创刊50周年时他所发表的论文中将设计理论和方法分为7大类。
2）提出了和谐设计的新概念并阐明其内涵。和谐设计是在绿色设计的基础上发展起来的，绿色设计讲的是人和自然之间的关系。将绿色设计扩展为和谐设计是时代发展的需要，要将环境保护扩展到社会领域。
3）扩展了动态优化设计的内涵。传统的动态优化设计法是以线性动力学理论为基础的动态优化设计。过去撰写的动态优化设计有关书籍一般所研究的是如何消除振动，而闻邦椿院士将动态优化设计扩展到如何更好地利用振动，扩展了动态优化设计的内涵。
4）提出了深层次动态设计的概念并阐明了其含义。对于那些工作在非线性动力学条件下的机械，若采用线性动力学理论来处理设计问题，不仅会有较大的误差，甚至会发生质的错误，因此，设计时应该考虑其时变特性、强非线性特性、不确定性、高维与强耦合特性、多参数或多变量的特性等。
5）提出了以动态优化、智能化和可视化为核心内容的三化设计法或三优设计法。对于机器功能已经确定的设备，如航空发动机、汽轮机等，对这些机器只要对其性能进行优化设计即可，为此提出了针对3方面性能优化的三化设计法，即针对结构性能、使用性能、制造性能进行优化设计即可。
6）研究并提出了基于系统工程的产品综合设计法。基于系统工程的综合设计有以下4个阶段：调研阶段：即3I调研、7D规划、1+3+X系统化设计、包括功能设计、5A检验等。在目前的产品设计中假如不综合运用科学工作者提出的各种设计方法，要想达到良好的设计质量是不可能的。(www.xing528.com)
7）阐明了顶层设计的概念和内涵。7D规划包括设计目标（DO）、设计思想或设计理念（DI）、设计环境（DE）、设计过程（DP）、设计内容（DC）、设计方法（DM）和设计质量检验（DA），即称为7D规划，也称为顶层设计，为此，闻邦椿教授专门撰写了顶层设计的专著。
8）提出了科学发展观作指导的系统化设计的概念及其设计理论和方法。它涵盖了4个理想的设计阶段：调研和选题、对任务剖析和规划、科学实施、质量的检验和评估；科学实施阶段，即用1+3+X的综合设计法中的5优设计：功能、结构性能、使用性能、制造性能、特殊性能的优化设计。
在这一领域共写出学术论文200余篇，撰写和出版著作和手册10余种。
在此基础上，他还组织编撰了大型设计工具书《机械设计手册》系列。包括：①2010年出版的《机械设计手册》（第5版、6卷本）；②2012年出版的《现代机械设计师手册》（上、下册）；③2015年出版的《现代机械设计实用手册》（1卷本）；④2015年出版的《机械设计手册》（第5版、单行本共22个分册）；⑤2016年底计划出版的《机械设计手册》（第6版，7卷本）。
总计5套手册，共16卷。其中《机械设计手册》（第5版）曾于2013年获中国机械工业科学技术一等奖，2014年获中国政府出版奖的提名奖。上述这些创造性成果的取得及其工作量之大是目前机械设计与理论领域其他人无法取代和完成的，在国际的同行中也尚属罕见。
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