虚拟设计技术是利用计算机辅助技术,在计算机环境中实现产品的开发过程,是计算机图形学、人工智能、计算机网络、信息处理和机械设计与制造等技术综合发展的产物。通过对产品从设计到装配整个过程的模拟,达到提高产品设计质量、降低产品开发周期和成本的目的,增强企业的竞争力。本文分析了机械产品的开发过程和虚拟设计技术在机械产品开发中的重要意义,在对虚拟设计系统功能分析的基础上创建了虚拟设计系统即YD-VDS的基本框架。模型是虚拟设计系统的基础,而基于虚拟现实工具包开发的虚拟设计系统不具有创建和编辑复杂模型的功能。对于机械产品,通常使用CAD软件创建零部件模型,并进行预装配,再进行模型的转换或特征信息的提取。对于CAD软件和虚拟设计系统的模型数据交换的研究非常关键,对CAD软件和虚拟设计系统转换的常用方法进行了讨论,即CAD系统的模型导出功能、第三方软件对模型转换和CAD软件的二次开发,并重点讨论和实现了基于CAD二次开发接口的模型数据提取方法和虚拟设计系统中模型修改方法。虚拟设计环境是用户和系统交互的窗口,是系统中各功能模块的载体。在完成模型载入并构建虚拟设计场景后,需要对载入场景的模型重新定义特征、设置属性信息,用场景树显示场景中模型并使其与模型相关联,对模型的拓扑结构进行重建和关联。需要为用户提供模型交互功能,即对场景中模型的拖动和转动以及场景中模型基本元素的拾取操作,为装配仿真中用户的装配意图的实现提供基本工具。分析并给出了虚拟装配功能模块的模型,根据机械产品的特点定义了基本的特征、装配体素对和基本约束方式。为了使装配仿真更真实,采用了装配意图自动识别和装配约束自动添加的装配方法,虚拟设计系统通过由粗到精的碰撞检测算法,使系统满足装配中模型干涉检查的适时性要求。最后通过水管插装部件的设计过程为例对系统的功能进行了验证,实现了模型的创建、模型数据处理和虚拟装配。