该文针对理论与实践的巨大差距,以开发模块化工程化的基于天喻三维CAD的机构运行仿真系统为目标,对机构的结构建模和运动学建模进行了深入的研究和探讨.首先,总结了国内外机构学领域特别是结构建模和运动学建模领域的最新研究成果,深入分析了一个工程化的造型平台——天喻三维CAD的装配模型的机理,分析了运动仿真系统的建模需求,依照柔性仿真的要求,对整个仿真系统作了模块和功能上的划分.其次,提出了装配环境下以坐标架为核心的机构结构建模机制,利用坐标架统一表达的机构的构件、运动副、兴趣点和空间位姿等组成要求.建立了拓扑图和矩阵形式相结合的机构结构分析机制,在此基础上深入研究了构件树和环路的自动生成算法.再次,在机构结构模型的基础上,探讨了基于齐次矩阵方法的机构运动表达,将复杂的机构运动转换为运动副坐标系之间的一组齐次变换.引入构件变换矩阵的概念,探讨了基本回路组为基本结构单元的运动方程的建立;并以此为基础,建立了机构的位移,速度和加速度的运动分析方程.最后,应用以上研究和实践的成果,初步实现了运动仿真的原型系统.对全文工作进行了总结,分析了系统中存在的不足,为今后的工作确定了努力方向.