虚拟装配基于虚拟现实技术,在虚拟空间中构建产品的虚拟样机,使操作者身临其境的对产品设计的合理性和规范性、装配的可行性和难易度等因素开展可感知的验证研究。这对提高产品的研发速度,降低装配测试和培训成本,具有重要意义。然而,当前大多虚拟装配系统中,缺少公差等工程语义信息和装配规划辅助信息,造成系统普遍存在“仿而不真”和“装配无序”的现象,无法大规模推广实用。本文针对虚拟装配中的关键技术进行研究,并以某型号船用发动机为应用背景,仿真验证了所提的各项研究内容。研究带公差信息的零部件模型构建与公差信息可视化的方法。在传统零部件模型层次结构基础上,提出了公差信息层和工程辅助信息层结构定义,给出了模型各层次间信息的提取和映射方法。论述了零部件静态公差和动态公差的表述方式和应用范围,给出了静态公差与零部件的随动变换计算方法。研究带公差信息的零部件模型问的碰撞检测方法。提出了基于体分解的空间层次包围体表达方法,给出了压缩包围体冗余空间的算法。结合空间剖分技术,对装配局部空间进行剖分遍历,快速检测发生包围盒重叠区域。给出碰撞穿透深度的计算方法,依据此深度值与零部件公差范围进行比对,从而产生不同的碰撞响应策略。研究了零部件模型约束定位和多约束动态管理的方法。给出了模型间约束与几何元素的对应关系,约束几何元素间的距离及角度计算方法,约束识别的准则,及自由度归约与冗余约束检测的方法。给出了三类复合约束的定位方法,提出了约束动态管理的方法。研究了智能装配序列规划与装配仿真相结合的方法。提出了基于蚁群和遗传混合算法求解序列规划的方法。采用最佳融合策略,动态的调度两种算法的执行。提出了综合装配成本的概念,在计算中将装配中的工具变更,方向改变以及自定义装配因素考虑在内。给出了最优序列与装配仿真系统相结合的方法,将仿真装配中产生的问题作为装配准则,反馈给寻优算法,对其后续计算产生影响。