该文对变胞机构提出的意义及研究现状作了介绍,提出了它的分类及与可展式机构等其他机构的关系,并给出了一些实例,指出了其今后的研究方向和广阔的应用前景.变胞机构往往具有一些复杂的几何关系,使其自由度分析不同于一般机构.利用等效旋量系统对一些典型变胞机构进行自由度分析,有助于得到变胞机构自由度变化的规律,以及构态变换和自由度变化之间的联系.根据变胞机构的构态变换规律,在构态变换的矩阵变换法基础上,提出了一种行之有效的变胞机构构态变换的矩阵消阶法.该方法将变胞机构的构态变换转化为一系列矩阵运算,普遍适用于各种变胞机构的构态变换分析.基于变胞机构的构态变化,从变胞机构的终态出发,提出了一种变胞机构结构综合的新方法,得出了变胞机构的一种终态构型可以由不同的初始构态来实现的结论.该方法利用图论和应用终态的拓扑结构及其相应的邻接矩阵,进行了杆件添加和相应构态变换的矩阵运算,研究了所有组合可能性,并应用拓扑对称性去除重复情况,从而综合出新的变胞机构.变胞机构复杂的几何关系使得某些特殊变胞机构的分析方法与一般方法有所不同.该文针对魔球变胞机构、魔方变胞机构和平行四边形回路组合变胞机构,综合运用多种机构分析方法,进一步揭示了这些特殊变胞机构的特点,以及利用这些特殊性质,为变胞机构的设计提供了依据.在运动学分析中,该文将李群、李代数和旋量理论应用于变胞机构的运动学研究.用变换矩阵描述任一构态两相邻构件的相对运动关系,方便地得到变胞机构的运动学正反解.实例运算和仿真表明,该方法描述简单,不需建立不同坐标系,且表征了变胞机构构态变化的特点.为了建立变胞机构的结构学、运动学和动力学的统一模型,该文将旋量理论应用于变胞机构的动力学分析中,推导了旋量形式的拉格朗日动力学模型.该模型以矩阵形式表达,结构简洁,便于计算机编程运算,可求解变胞机构动力学的正逆问题.该方法同旋量形式的牛顿—欧拉方程结合,可以适应不同的任务和目的.根据变胞机构的对称性及可组合性的特点,针对月球探测的特殊需要,设计了一种可折叠变轮月球车概念模型.该模型既可改变车轮直径大小,又可改变车体的大小,便于越障、运输及保存,并示范性地展示了变胞机构新的应用实例.