集装箱起重机是为集装箱运输而建造的专用装卸搬运机械。集装箱起重机笨重而庞大的机身决定了它无法在厂房内进行预装配,而只能在安放现场进行装配。由于码头、货场等现场环境通常会非常复杂,除了传统机械设备所涉及的安装序列等问题外,还涉及到待安装的零部件在现场的放置是否会导致堵塞等问题。另一方面,安装零部件的放置位置,大型安装工具(如门座、吊车)等的停放位置也会对集装箱起重机的安装效率造成影响,甚至还影响到集装箱起重机能否顺利安装。针对这些问题,论文研究了虚拟装配仿真系统中产品模型的绘制与优化方法、动态模型的制作与加载,研究了场地零部件布局和装配序列的配置,研究了系统的关键交互技术和装配方案评估方法,并在此基础上开发了一套虚拟装配仿真原型系统。论文的具体研究工作如下：(1)分析了虚拟装配系统中模型特点,并在实时性和真实性两个方面与三维动画的模型特点进行了比较。研究了产品模型和工具模型的绘制方法,为了满足虚拟装配系统的需求,本文从结构特点和层次结构上优化了三维模型。本文采用对模型进行骨骼绑定的方式实现模型骨骼动画的绘制,并对三维引擎加载骨骼动画的过程进行了描述。(2)研究了起重机虚拟装配系统的场地布局方式和装配序列的配置。首先,对三维场景布局和二维平面布局进行了对比,并给出了二维平面布局的实现方式。然后,研究了二维平面布局到三维场景的映射方法,描述了其实现过程。最后,探讨了装配序列的配置方式,对配置的操作流程和数据处理的方法进行了详细的描述。(3)研究了虚拟装配系统中交互和仿真的关键技术。第一,为了方便用户与系统交互,本文对鼠标空间拾取进行研究,实现了鼠标拾取三维对象的方法,并详细介绍了实现方法。第二,分析了系统干涉检测的必要性,给出XNA三维引擎中实现干涉检测的基本思路,详细描述了实现过程。其次,提出系统装配过程中工具路径规划方法,对关键点的拾取方式和路径插补的实现方法进行详细描述。最后,描述了方案评估的目标和评估方法。(4)设计和开发了面向港口起重机的虚拟装配仿真系统。介绍了原型系统的整体框架和主要功能模块,对系统的各功能模块的界面进行了描述。通过运行起重机总装工艺实例对系统的场地布局、装配序列配置、干涉检测及数据存储等功能模块进行了验证。