在综合分析反演设计理论及应用现状的基础上，从设计方法学和反问题研究融合的角度，深入探讨了反演设计方法中的共性问题；以机械系统动态品质为目标，系统研究了冲击机械系统几种典型的反演设计问题和方法，并将这些方法应用到具体的设计之中。 针对已知系统响应求系统模型参数问题，以机械撞击为研究对象，提出了在给定变截面杆下，冲击活塞动态反演设计方法。研究了活塞与半无限杆撞击产生应力波原理，推导了在给定被撞击变截面杆条件下的冲击活塞结构参数计算公式，为新加坡Nanyang Technological Universitv防护研究中心大直径SHPB试验机成功设计了冲击活塞。 针对已知系统响应与激励的关系求系统模型参数问题，以波的传播部件为研究对象，提出了给定透射率的冲击部件反演设计方法。在频域内，定义了透射率，研究了波在杆形部件中的传播规律，导出了应力波在变截面杆中的传播特征矩阵，探讨了反演设计解的多样性问题以及求解精度问题。 针对已知系统响应求系统冲击激励问题，分别以液压提升机绳系和车辆道路线形为研究对象，提出了宜人化的动态反演设计方法。研究了液压提升机驱动系统、提升机绳系和容器的动力学问题，应用波动离散反演方法，求解了适宜人的液压驱动系统的激励函数；研究了车辆-道路-人体系统的耦合动力学问题，将道路线形作为系统的冲击激励，构造了样条曲线特征多边形，优化求解出以车辆乘员舒适性为目标的合理道路缓和竖曲线。 应用反演设计方法和冲击动力学理论，研制了气动式QCJ型水平冲击综合试验台，构建了以Odyssey波形记录分析仪为核心的高应变率动态测试系统；引入了动力学特征参数α和运动学特征参数τ，提出了冲击凿岩机具弹性动力学和刚体运动学融合的概念设计方法，基于此成功研制出YST-25型全水压支腿式凿岩机。