水平定向钻是一种重要的非开挖设备，具有广阔的市场前景。该产品结构复杂，技术含量较高，目前国内企业的研发能力还比较落后，特别是分析能力方面。本文尝试把虚拟样机技术引入水平定向钻研发过程，提出了一个虚拟样机系统的集成框架，建立了多领域耦合的虚拟样机整机模型，开发了虚拟样机仿真平台，并在此基础上进行了仿真分析，对设计进行了评估及提出修改意见。全文主要从以下几个方面进行研究： 1. 分析了虚拟样机系统的实现思路，提出了一个水平定向钻虚拟样机系统框架。该系统包括网络通信层、数据模型层、协同管理层、支撑软件层、仿真应用层和用户接口层6个层次，并与PDM进行了集成，实现了对水平定向钻样机模型的并行开发、存取与管理，为虚拟样机的集成开发与仿真奠定了基础。 2．结合水平定向钻的特点，研究了机械、液压与强度等分领域建模技术。利用参数化技术建立几何模型，在对物理样机抽象与简化的基础上建立机构模型，将两者关联起来构成机械系统模型。根据仿真的需要，将液压系统按功能划分为几个基本回路，并分别建立了液压元件及回路的数学模型。根据水平定向钻的受载情况，选择钻架等关键部件建立强度分析模型。 3．通过参数关联技术建立多领域耦合的水平定向钻虚拟样机整机模型。主要包括机械系统模型与液压系统模型的集成、机械系统模型与强度分析模型的集成、控制系统模型与机械液压系统模型的集成。 4. 建立了多领域耦合的虚拟样机仿真平台。该平台是基于ADAMS进行二次开发，并利用软件数据接口集成UG三维建模与ANSYS的强度分析功能。主要功能包括：通过建立模型库，实现模型有效管理与可重用；对仿真控制界面进行了定制，包括参数设置、仿真控制及结果显示，为设计人员进行仿真分析提供方便。在此基础上对虚拟样机进行了联合仿真，对水平定向钻整机性能进行了评估。 水平定向钻虚拟样机系统，可以对水平定向钻不同领域的性能进行仿真，为产品方案评价和性能分析提供了一个很好的平台，有利于提高产品质量，降低设计成本，缩短开发周期，提高市场竞争力。