近似直线导向机构可替代导轨完成无摩擦、磨损的近似直线运动,可实现近似程度非常高的直线轨迹且其结构简单,因此在各种机械中应用极为广泛,如应用在工业机器人、收割机械、起重机械、间歇机械等各种机械设备中。本文以直线导向机构为研究对象,主要研究工作有:首先,基于瞬时运动几何学理论,采用解析几何法和图形可视化技术相结合,以设计需求为导向,按给定直线的点和方向角确定理想直线,一般选取连架杆方位角为设计变量建立直线导向机构的统一综合模型,解决具有二阶以上密切阶一般位形的直线导向机构和具有三阶密切阶特定位形的直线导向机构综合问题。其次,直线导向机构综合模型可综合出无穷多的直线导向机构,但并不是所有机构都满足工程需要,根据设计要求把设计变量限定在有限范围内,即把无穷多机构表示在有限的解域内;提出直线度和分支缺陷的判定方法;计算机构类型、最小传动角、曲线轮廓等主要机构运动学属性;把所有机构的属性表示在有限的区域内,可直观表示属性的分布规律和变化趋势;施加运动学约束生成机构的可行解域,以直线度作为目标评价函数,选取满足工程需要且直线度好的最优机构。再次,为了验证具有二阶以上密切阶一般位形直线导向机构和具有三阶密切阶特定位形直线导向机构理论研究的正确性,采用matlab语言编程实现了基于解域分析的直线导向机构综合的可视化设计及运动仿真,为设计者提供快速有效的设计手段,该软件包含四方面的主要功能:实现具有二阶以上密切阶一般位形直线导向机构和具有三阶密切直线导向机构特定位形的参数化设计;用户通过交互界面根据工况条件设定界面已知参数和设计变量,实现机构设计的可视化;施加工程所需的运动学约束,生成可行解域,设定寻优目标评价函数,可以在有限的可行解域内显示机构的性能分布及满足设计需求的最优解;方便设计者高速、准确地选取满足工程需求的最优直线导向机构。最后,基于本文提出的直线导向机构综合模型和寻优方法,给出满足直线度要求的“卧式”和“立式”八连杆腿机构计算模型,实现腿机构交替行走运动仿真。通过搭建“卧式”和“立式”单腿机构,验证腿机构仿真模型的正确性和有效性。