三维设计是数字化产品的关键，是把创意变成现实的工具。现有的基于历史的参数化特征建模技术和显式建模技术已经越来越不能满足快速构建产品模型、快速编辑修改模型和多CAD数据交换的要求。本文综合分析了上述两种三维建模技术，对同步建模的若干关键技术进行了研究，提出了一种新的三维建模解决方案。产品模型的表达方法在很大程度上影响着一款三维建模系统的性能。本文从产品全局设计的角度，对几何造型引擎ACIS所采用CSG+BREP的几何模型表达方法进行更高层次的合理的封装，提出了满足同步建模要求的产品实体模型表达方法。比较了基于图结构的关系模型、基于树结构的层次模型和混合模型这三种主流的装配模型表达方法，最终选择了基于树结构的层次模型并辅以二维链表作为本同步建模软件系统的装配模型表达方法。改进的架构和新的技术手段，有助于有机整合显示建模灵活快速和参数化设计精确控制的优点。本文在几何造型引擎ACIS和三维约束求解器LGS3D之上搭建了同步建模软件InteModel的架构，并且采用了同步解析引擎、特征集、过程特征、实时规则和3D驱动尺寸等技术手段实现了快速构建模型、快速编辑修改模型和特征级的数据交换的目标，然后列举了应用同步建模技术的几种CAD数据交换方式。基于几何元素的装配模型在运动分析仿真时需要以人工交互的方式指定运动副，不仅效率较低而且容易破坏几何模型与工程信息的一致性。本文从机械运动学和动力学的角度提出了基于运动副的产品装配建模方法，抽象出了11种典型的机械产品连接方式，并且计算分析了与每种连接类型相关联的约束和自由度。应用上述理论研究成果，开发了三维同步建模CAD软件系统InteModel。该系统选用的开发环境是Visual Studio2008，采用ISO C++语言，利用三维几何造型引擎ACIS、三维约束求解器LGS3D、三维应用程序框架HOOPS、图形界面库BCG和标准模板库STL进行开发。总体来说，该系统实现了草图、特征、编辑、尺寸和装配模块的基本功能，满足了快速设计的要求。