随着复杂机电产品的信息化程度的增加,电缆在汽车、船舶、飞机等复杂机电产品中所占的比重越来越大。由于电缆种类繁多,形态复杂,可装配空间小,在实际的装配过程中极易造成错装、漏装、布局不合理或者发生干涉现象。因此,如何提高电缆产品装配质量及效率,是企业所面临的重要问题。虚拟现实技术为电缆产品设计安装提供了一种新思路和方法。本文对电缆虚拟装配技术相关理论、关键技术和实现方法进行了深入细致的研究,并以船用分油机中的电缆为例,进行了虚拟装配的实现。论文的主要研究工作包括以下几个方面：(1)在深入研究柔性物体基于物理属性的建模方法基础上,根据虚拟装配系统的要求,假设电缆截面为刚性截面,不发生变形、并始终与中心线正交；假设电缆没有原始曲率和挠率。在此基础上将电缆的几何形态简化为若干质点相连的一维对象,进行了基于质点弹簧模型的电缆建模研究。电缆的形态由质点位置控制,质点空间位置变化引起电缆形态改变。质点之间由三种不同类型的弹簧连接：拉伸弹簧、弯曲弹簧和边界弹簧。拉伸弹簧为线性弹簧,用来计算质点在变形过程中受到的弹性张力,保证电缆在变形过程中不会发生长度改变。弯曲弹簧为非线性弹簧,表示电缆的抗弯曲能力。边界弹簧同样为非线性弹簧,表示电缆安装时候受到的边界约束作用。(2)提出了快速稳定的电缆仿真数值计算框架。虚拟装配仿真要求电缆变形的计算时间要尽量短,同时物理特性表现真实。为此,使用Newn ark-β算法求解电缆运动方程。与显式积分相比,隐式的Newmar-β算法的时间步长较大,迭代次数少,并且系统稳定性也较高。此外,在研究求解微分方程的单步收敛性与整体稳定性分析的基础上证明了数值计算框架的稳定性和收敛性。(3)对虚拟环境中的建模技术进行了研究。一方面虚拟平台本身不具备复杂零件的建模能力,另一方面电缆在装配中还会发生形态改变。因此将虚拟装配场景中的零件根据装配时是否发生变形分为刚性零件和柔性零件,分别给出了刚、柔零件的信息表达模式和描述方式,并提出了基于零件层有向图的刚柔关联模型,将刚性零件和柔性零件在零件层上进行关联,形成完整的场景模型。深入研究了STEP中性文件格式和虚拟平台中实体表达方法,以STEP的格式为中间文件,完成了商用CAD模型到虚拟场景的零件信息的转换与存储。(4)对虚拟环境下电缆装配过程进行了研究。提出了虚拟环境下分层递进的碰撞检测算法,将检测过程分为初步检测、详细检测和精确检测三大步。基于OBB的层次包围盒模型用来进行初步检测；在详细检测阶段为了提高计算效率使用基于粒子群算法的随机碰撞检测以进一步缩小碰撞可能发生的范围；精确检测则使用传统三角形检测,寻找碰撞发生的具体位置。同时,对碰撞检测结果进行详细分析,捕捉装配意图,根据约束的特征参数的表达、制定了约束识别规则、并进行约束优先等级判断,实现了装配零件的精确定位。(5)作为上述各项研究的工程实践,开发了电缆的虚拟装配平台。详细介绍了系统开发背景、体系结构、功能模块和系统工作流程。