大科学装置规模巨大、结构复杂、内部空间紧凑。其建造过程涉及资源数量庞大、协调关系和建造流程复杂，增加了建造方案的设计难度和复杂度。虚拟装配技术为解决大科学装置的建造规划和方案验证提供了一种高效、快速、可靠的手段。本文以此为切入点，研究适用于大科学装置的虚拟装配技术，主要内容包括以下几点：为辅助大科学装置建造过程的决策，将虚拟装配方法引入建造方案的规划和评估中。通过详细分析大科学装置的建造特点，比较了机械产品装配和大科学装置建造过程的异同及虚拟装配方法的不同，给出了一个大科学装置的虚拟装配体系框架及各功能模块。通过分析大科学装置虚拟装配路径规划中路径的特点，基于传统人工势场法，研究自动规约策略的改进三维人工势场法。通过构型空间法对三维装配空间进行结构化描述，将障碍物进行“膨胀”，从而将装配对象抽象为构型空间中具有一定位姿的质点。将人工势场法扩展到三维，克服局部极小问题，提出自动规约策略，使装配对象质点的移动路径沿坐标轴方向避开障碍物到达目标点。采用面向对象思想，将多自由度工装作为完整对象，对其组成结构和驱动形式进行分析，引入运动构件层次结构对多自由度工装进行统一建模和管理；设计一种节点单元结构构建虚拟环境下的工装模型，并建立了适用于多自由度工装建模的模板；分析并阐述了多自由度工装虚拟仿真的特点及策略。采用集成开发平台Visual C++6.0和三维图形开发包Open Inventor6.0开发了虚拟装配建模与工艺规划仿真原型系统。该系统可用于大科学装置虚拟场景建模、装配规划及仿真。以包含天车的虚拟装配场景为例，给出了三维路径规划、场景建模、多自由度工装建模以及装配规划仿真实现过程，验证了本文方法的可行性和有效性。