将虚拟样机技术运用到工程机械设计制造中,通过可视化技术建立产品的数字化模型、预测各类工程机械在真实工况下的特征以及所具有的响应,可以完成无数次物理样机无法进行的虚拟试验,从而无需制造及试验物理样机就可获得最优方案,缩短研发周期、提高产品质量及企业对市场的快速反应能力。本文以山东省科技发展计划重大项目“复杂产品虚拟样机技术研究”(项目编号031110119)及山东常林集团研究项目“工程机械虚拟设计制造技术开发应用”为背景,结合工程机械应用实例,对工程机械虚拟样机关键技术进行了研究,解决了虚拟样机技术在工程机械研发中的应用问题。论文的主要研究内容和成果如下:(1)提出了工程机械虚拟样机的体系结构;从系统工程的角度,研究了工程机械虚拟样机总体技术,指出了工程机械虚拟样机总体技术涉及规范化体系结构和采用的标准、规范与协议、网络与数据库技术、系统集成技术以及系统运行模式。(2)研究了基于HLA的工程机械虚拟样机协同仿真技术,分析了适配器的多学科模型集成方法,给出了适配器的工作流程,提出了基于HLA/RTI的工程机械协同仿真方法。(3)分析了虚拟样机技术中协同设计技术、参数化设计技术,研究了参数化协同优化设计的进程及网络环境下的分布式计算机协同设计系统,提出了基于Web的工程机械协同设计系统的框架和功能。(4)分析了产品开发过程从串行开发过程、并行开发过程、再到基于虚拟样机开发模式各自的特点;研究了工程机械的开发过程,将产品生命周期维和产品定义过程维应用到开发中,提出了工程机械虚拟样机系统中的开发过程链。(5)从VPT&E环境体系结构需求分析出发,对工程机械的仿真可信性进行研究,提出了基于综合集成的工程机械VPT&E技术方法,为工程机械虚拟样机技术的研究提供了支持。(6)研制和开发了具有自主知识产权的“工程机械虚拟样机协同开发平台”系统,实现了对工程机械产品开发过程中协同仿真、协同设计、VPT&E并对团队、过程、数据等进行有效管理。(7)利用“工程机械虚拟样机协同开发平台”进行了典型工程机械产品YZ18JA型振动压路机的开发,实现了该产品的虚拟样机的多学科协同设计与仿真分析,获得了最佳的设计方案;产品的开发周期缩短30%,制造周期缩短25%,产品质量明显提高,增强了企业的市场竞争能力;对促进工程机械企业缩短新产品的开发周期、提高产品质量、降低研发成本、提高工程机械产品的国际竞争力等起到了积极的推动作用。