柔顺机构(Compliant Mechanisms)是一种利用机构构件自身的柔性变形来完成运动和力的传递及转换的新型机构。同传统刚性机构相比,柔顺机构在降低成本和提高性能方面有许多优点,它能减少零件数目,缩短装配时间,简化制造过程,降低了机构的摩擦、磨损和噪声。因此,柔顺机构引起了学者们的广泛兴趣,成为世界范围内新兴的研究领域。在柔顺机构的研究过程中,柔顺杆件的大变形所带来的几何非线性导致柔顺机构的分析十分复杂,因此,建立适当的模型是研究柔顺机构的基础。经典的伪刚体模型(Pseudo-Rigid-Body Model,简称PRBM)能较准确地模拟柔顺杆的末端轨迹,但不能模拟柔顺杆的末端转角。本文针对现有伪刚体模型的不足,提出了两自由度伪刚体模型,在模型的建模、参数优化、特性分析等方面进行了研究,主要包括以下内容:在伪刚体模型建模方面,经典的伪刚体模型是由两根刚性杆和一个扭簧组成的单自由度系统,简称1R伪刚体模型。本文提出了由三根刚性杆和两个扭簧组成的两自由度伪刚体模型,即2R伪刚体模型,推导出其运动学方程。通过与1R和3R模型的理论分析与数值比较,反映了2R模型在模拟柔顺杆件末端特征方面的优越性。在模型参数优化方面,提出了能同时模拟柔顺杆件末端轨迹和末端转角的参数化近似方法,以此得到了两种载荷形式(力和力矩)下的2R伪刚体模型的特征半径系数,然后通过线性回归的方法得到了模型的刚度系数。针对同时受力和力矩的模型,采用限制刚度系数的方法得到了复合载荷形式的2R伪刚体模型参数。在模型特性分析方面,推导了三种不同载荷作用下柔顺杆和不同自由度伪刚体模型的应变能表达式,以此为特性指标对不同自由度伪刚体模型储存应变能的能力进行了对比分析,得到了一些规律,对柔顺机构的动力学研究打下了基础。