本文将发明问题解决理论(TRIZ)、现代预测失效分析方法(AFD)、传统失效分析方法(FMEA)相集成,构建了基于TRIZ/AFD/FMEA的机械产品改进设计过程模型,并在夹持轮胎式汽车搬运器中进行了应用研究。此改进设计过程模型主要包括获取用户需求、预测失效分析、问题解决三个阶段。以获取分析用户需求为导航,基于TRIZ技术进化理论,建立了从产品内部分析客户需求信息的框架模型,所获取的客户基本需求、规范需求与失效分析阶段相结合,潜在需求与问题解决阶段相结合,最终通过TRIZ的问题解决工具来满足客户需求,突破了传统思维定势对设计者的限制,从而提高产品的客户满意度。以预测失效分析为保证,将AFD与FMEA相集成,使设计者可以充分获取产品的潜在失效模式和已发生的失效模式(与客户基本、规范需求相连)及发生原因,并按照风险顺序数将其罗列,从而获取产品的重点失效模式。在此阶段,AFD和FMEA的集成,克服了AFD中缺少重点失效模式筛选阶段的弊端及FMEA中查找失效模式时对设计者专业程度要求太高的弊端；借助辅助创新软件Pro/I对夹持轮胎式汽车搬运器系统作了组件价值分析,并将分析数据作为FMEA中严重度S的参考,节省了分析严重度S的工作量,从而提高了产品改进的效率。以解决失效问题和满足用户需求为目的,将TRIZ理论的冲突解决方法、效应等引入到风险顺序数高于界值的重要失效模式及潜在需求中,获取问题的创新性解决方案,并对其进行评价,从而构成了一个改进设计与评价相贯通的良性闭环系统,TRIZ与AFD/FMEA的结合,不仅给设计者提供了一套基于推理的、逻辑的失效预测分析过程,而且提供了解决失效问题的有效方法。本文最后以夹持轮胎式汽车搬运器为例,对所构建的机械产品改进设计过程模型进行了应用研究,并提出了新型垂直夹持轮胎式汽车搬运器的概念设计方案,在理论上解决了先前夹持杆过度损坏、辊子磨损及防止汽车倾翻的难题,然后对其进行了评价,结果表明了该方案的合理性以及改进设计过程模型在理论上的可行性。