本文简要地介绍了盾构技术的发展及现状,以及论文的课题来源背景,并对虚拟样机技术的发展做了简单的概述。管片自动拼装机是盾构设备的重要组成部分之一,但异形盾构管片拼装机在国内研究甚少。本文采用三维建模软件进行管片拼装机的结构设计,并进行了一些关键部件与结构的有限元分析,再结合多体系统动力学软件对拼装机虚拟样机模型进行动力学性能仿真分析,主要完成以下几个方面的工作：(1)分析管片拼装工作步骤,确定管片拼装机所要实现的自由度及功能,分析管片的划分与组合;(2)根据功能需要详细设计管片拼装机的机械结构,建立管片拼装机的机构模型,并进行基础理论分析；(3)运用建模软件对管片拼装机虚拟样机进行三维建模与检查；(4)运用有限元分析方法,仿真分析关键部件的应力变形情况、特殊典型工况下的拼装小车结构受力以及行走横梁的模态振型分析；(5)使用多体系统动力学软件进行机构运动学与动力学仿真,分析拼装机虚拟样机在运行过程中的动力学特性,为以后的详细设计提供参考依据。本文的主要改进创新点是：(1)本文所设计管片拼装机可以进行异形断面小尺寸空间作业,独特的双拼装小车对称结构可以独立进行左右两侧的管片拼装,且单独运动角度超过180度,保证管片的所有位置角度都能达到,且结构形式与现有的拼装机产品大不一样。(2)改进设计了新型的并联冗余6SPS-S机构,满足拼装机微调机构三自由度需要,并且使机构在重载下的刚性与稳定性更好。