本学位论文根据变胞机构的变拓扑结构特性，提出了四种基本变胞过程：构件数目变化、运动副数目变化、运动副类型变化和连接方式变化。为了完整、简便、清晰地描述构态变换过程，提出运用含有运动副类型的关联矩阵及其逻辑运算对变胞过程进行描述，同时给出了构态变换方程的逻辑表达式和实现变胞过程的四种基本变胞矩阵，普遍适用于各类变胞机构的构态变换分析。　　 提出将单开链叠加法引入变胞机构的结构设计，分析了变胞机构的工作特性和组成原理，提出了三种构态变换类型和可变基本运动链的概念，建立了基于单开链叠加法的变胞机构设计理论及其一般过程。针对求解变胞源运动链这一核心问题，首先建立了基于基本运动链的变胞机构组成模型，描述了由子构态机构生长为变胞源运动链的聚合过程，定义了基本运动链的聚合运算，将聚合运算分为直接型、间接型和混合型三种类型，可通过一系列矩阵运算进行求解，易于计算机编程。联同驱动副单元的聚合运算，最终可得到变胞源运动链模型。运用变胞机构基因进化理论中的基因分离机制求解变胞元素，描述了变胞源运动链“蜕化”为子构态机构的过程。　　 为了使变胞机构的动力学分析与结构学设计紧密地联系在一起，基于完全笛卡尔坐标方法以及变胞源与子构态之间的变换关系，提出一种变胞机构运动学分析和动力学建模的新方法。针对四种基本变胞过程，给出了对应的构态变换约束方程。将变胞源约束方程引入变胞机构的运动学分析，通过增加与构态变换相关的约束方程，可将其转化为任意子构态机构的约束方程，利于建立任意构态间的运动学变量关系。最后，在结构学和运动学分析的基础上，运用虚功原理，得到了变胞机构任意构态动力学模型的自然坐标形式，归纳出了动力学模型求解的一般过程。