本文系统地探究了空间机构学在刚性折纸分析中的应用。通过将纸面等效成连杆,将折痕看成转动副,建立起了刚性折纸与空间机构间的对应关系,并利用空间机构运动学理论分析了刚性折纸的折叠运动。主要内容包括以下三个方面。首先,分析了简单折纸的刚性可折叠性和运动行为。以一种常见的triangle twist折纸单元为例,基于刚性折纸与空间机构的运动等价性,将该单元转换成了一个由球面四杆机构组成的网格进行分析。结合该网格的协调条件讨论了此折纸单元的刚性可折叠性和运动行为。利用四折痕折纸顶点的平面可折叠条件,找到了triangle twist折纸单元的所有山谷线排布情况并分析了相应的刚性可折叠性。通过剪纸的方法,从这个折纸单元对应的球面四杆机构网格中衍生出了一种新的空间过约束六杆机构,并验证了用空间机构运动学理论分析刚性折纸运动方法的有效性。其次,采用传统D-H矩阵法分析了空间过约束六杆机构的运动分岔条件。推导出了面对称Bricard机构闭环方程的显式解。以此为基础分析了该机构的各种分岔行为及对应的几何条件,并通过分岔行为建立起了面对称Bricard机构和Bennett机构间的联系。相关分析结果可用于后续刚性折纸的分析中。此外,将该分析方法从零厚度折纸模型扩展到了厚板折纸模型。以一种多自由度的由六折痕顶点组成的waterbomb折纸为例进行分析。考虑其对称折叠情况,零厚度的waterbomb折纸可被等效成由面对称球面六杆机构组成的网格,而waterbomb厚板折纸则可被等效成由面对称Bricard机构组成的网格。分析发现这两个机构网格运动学等价,且都是单自由度可动的,即其对应的waterbomb折纸也是单自由度折叠的。同时,研究表明零厚度的waterbomb折纸总是存在分岔行为,即有两条不同的运动路径。然而在厚板折纸中,此分岔行为可以被避免,原因在于厚度条件的引入给该折纸模型增加了额外的约束。最后,通过参数研究分析了waterbomb管状折纸的刚性可折叠性和运动行为。研究发现,waterbomb管状折纸结构具有多种复杂的运动行为,包括等直径构型、机构-结构-机构间的转化、波状构型、刚性扭转运动等。通过采用特定几何参数下刚性折纸的运动学等效分析方法,找到了各种不同运动行为的触发条件。采用最大扭转角/轴向应变这一指标研究了该管状结构的扭转特性,揭示了其与几何参数间的关系,并通过实验验证了扭转运动对结构刚度的显著提高。