随着科技进步与智能制造技术的发展,现代机电产品不断追求高品质、高效率、高精度,以船舶、汽车、飞机以及航天器为代表的复杂机电产品受电气性能和机械性能的约束,其内部电缆的质量分数不断增大,柔性电缆的装配质量成为影响整个产品装配效率和装配质量的关键。但是,由于机电产品内部所需电缆种类较多、形态复杂、可装配空间小,导致在实际的装配过程中极易造成错装、漏装、布局不合理或者干涉等现象。针对这一问题,本文基于电缆动力学建模的思想,探索在虚拟环境下进行电缆装配工艺仿真,以获取电缆合理的装配顺序和装配路径,本文研究的主要内容如下:(1)本文通过总结分析国内外在一维柔性体力学建模方面的理论成果,采用粘弹性杆的非线性力学模型完成电缆的动力学建模。将电缆的空间形态分解为中心线的位姿和截面的扭转,利用有限元离散思想分析电缆各离散质点在边界条件变化的情况下产生的相互作用力和力矩,同时考虑摩擦耗散对电缆形态的影响,将电缆力学建模问题转为动力学微分方程组的求解问题。(2)综合比较多种常微分方程求解算法的计算效率和精度,本文采用半隐式欧拉法进行方程的求解,仿真得到不同材料电缆的运动形态,以及电缆在不同运动参数下的形态变化,仿真形态符合电缆运动规律,初步验证模型合理性。(3)基于电缆中心线投影的双目视觉测量方法搭建动力学运动实验台,利用该实验台可得到电缆在给定运动参数下的形态变化空间坐标。给定电缆物理模型的运动参数,通过对电缆每一时刻实际运动形态和仿真形态的对比,得到模型仿真的平均误差为5%,从而进一步验证该模型的有效性和准确性。(4)开发了电缆虚拟装配仿真模块,集成与优化动力学模型快速求解算法,使电缆在任意离散质点数模型下所需求解时间均小于其显示时间间隔,实现在虚拟环境中对电缆形态变化的实时动态显示。最后以卫星内部模拟台为例,在虚拟装配仿真模块中完成了电缆模型建立、装配路径规划和多根电缆装配顺序确定的相关验证。电缆模型验证和虚拟装配仿真表明,本文提出的基于粘弹性杆模型的电缆动力学建模能够准确模拟电缆形态,利用该理论所得的装配工艺规划结果能对实际生产起到有效的指导作用,具有较强的理论研究意义和实际应用价值。