虚拟样机技术(Virtual Prototyping)利用计算机建立与物理样机相似的数字化模型，并对该模型进行测试和评估，它是基于先进建模技术、多领域协同仿真技术、信息集成与管理技术、工程计算分析技术和虚拟现实技术的综合体。虚拟样机技术在欧美等发达国家已经得到较好应用，主要包括工程机械、航空航天、造船、机械电子、国防工业等，相关研究工作也成为学术界、产业界关注的热点。在我国，围绕虚拟样机技术的研究及应用正快速展开，以虚拟样机技术为核心的研究得到中国高技术研究发展计划(863计划)的支持。 虚拟样机建模技术和协同仿真技术是目前研究的热点问题。融合知识的虚拟样机建模技术主要侧重于解决两方面的问题：集成与复用。融合知识的多领域模型集成技术可以支持设计人员通过模型方便的进行交流，满足多个学科领域设计人员协同设计的需求。融合设计知识的复用技术支持设计人员利用已有的样机模型重构新产品的虚拟样机模型，使得虚拟样机模型具有一定的柔性，从而满足复杂产品大批量定制的需求。随着虚拟现实设备的逐渐普及以及相关技术的逐渐成熟，虚拟现实技术开始越来越多的应用于虚拟样机的开发过程。支持自然交互的虚拟样机仿真技术，使得设计人员可以在三维、沉浸等为特征的虚拟现实环境中，直观、高效的操纵和评价虚拟样机。 通常，虚拟样机技术的应用是一个复杂的过程，需要大量的投入，表现为：需要具有丰富专业知识的设计人员、种类繁多的软件工具、以及性能较高的硬件平台。这使得虚拟样机技术更多的只能应用于少数能负担相关软件、硬件以及人员费用的大型企业中。基于语义网服务模式的虚拟样机协同设计技术支持设计者发布、共享已有的设计知识，同时间接的共享软件以及硬件等设计资源，为虚拟样机技术的推广应用提供了一种新的模式。 本文围绕融合知识的虚拟样机建模方法、基于语义网服务的虚拟样机协同设计技术和虚拟样机协同装配仿真技术等三个方面展开研究，其目的是为虚拟样机技术在企业产品设计过程中的应用提供理论和技术上的解决方法。本文的主要贡献在于：