柔性机构作为现代机构学的一个重要分支，已成为很多学者研究的热点。柔性机构具有无摩擦、无间隙、噪声小等诸多优点，能够满足现代机械的要求，这也使得柔性机构在微机电系统（MEMS）、航空航天、生物医学等众多高科技领域得到广泛的应用。但柔性机构的设计理论和方法不够成熟，还有待完善。目前，很多学者对柔性铰链四杆机构的设计方法、动力学特性、优化设计等方面进行了较为深入的研究，但针对二自由度柔性铰链连杆机构的研究相对较少。而二自由度柔性铰链连杆机构是研究三自由度柔性连杆机构和其它空间柔性机构的基础。本文的研究成果将为进一步研究其它更为复杂的柔性机构提供理论支持。本文选择以连杆作为结构单元的二自由度柔性铰链机构作为主要的研究对象，重点研究该机构的设计方法、动力学特性、可靠性和优化设计。首先，柔性铰链作为柔性机构的四种基本组成元素之一，是柔性机构最重要的组成部分，决定了整个柔性机构的特殊性能。因此，本文分别对三种柔性铰链的柔度、精度特性、切口附近的最大应力进行了理论分析，得出了计算公式，并将对不同结构参数代入到计算公式进行求解。对精度特性和切口附近的最大应力进行了仿真实验，得出了精度特性和切口附近的最大应力随柔性铰链的结构参数之间的变化规律，并将切口附近的最大应力的理论分析值与仿真数据进行了对比分析，证明了理论推导的准确性。其次，本文对三种柔性连杆机构的设计方法进行了研究，首次提出了二自由度柔性铰链六杆机构。三种连杆机构的研究方法基本相同：先根据虚功原理建立柔性机构的伪刚体模型，得出设计的普遍公式；然后在伪刚体模型的基础上建立拟柔性模型；最后对二自由度柔性铰链六杆机构进行仿真实验，并将实验结果和理论计算结果进行对比。再次，对柔性连杆机构的综合特性进行了研究。进行动力学特性分析时，研究了三种机构的动力学特性，重点研究了二自由度柔性铰链五杆机构，得出了固有频率的计算方法。同时对该机构进行了仿真研究，得出了多阶振型的固有频率和幅频特性。研究可靠性时，先对基础理论进行了归纳和总结，接着对二自由度柔性铰链五杆机构进行了实例和仿真研究。仿真研究主要分析了仿真次数、载荷均值和宽度均值对可靠度的影响，并将仿真数据绘制成曲线，得出了四者之间的变化规律。最后，开展了优化设计方面的研究工作。建立以追求柔性铰链的性能最优为目标和以追求整个机构的质量最小为目标的优化设计的数学模型，并对优化设计的数学模型进行了求解。