针对现有凸轮连杆组合机构由于凸轮机构的磨损而导致运动失真、一种凸轮对应的凸轮连杆组合机构只能实现一种运动轨迹的缺点，本文提出了用虚拟凸轮连杆组合机构来代替原机构的设想。论文以虚拟凸轮连杆组合机构的基础机构一一曲柄滑块五杆机构为主进行了机构的理论分析，主要包括：机构的运动特性、传力特性研究；连杆点轨迹综合和连杆点轨迹多样性讨论；图解分析了曲柄存在条件、压力角、机构死点位置、给定杆长的机构轨迹空间；讨论了连杆点轨迹的正解和反解问题；使用delphi语言设计开发了曲柄滑块五连杆机构运动仿真软件，可在计算机上进行连杆点轨迹模拟实验，完成轨迹记录与分析等功能；利用该软件验证了曲柄滑块五杆机构轨迹变化的一些因素如：杆长、两原动件的起始位置、两个原动件的运动规律组合、等对连杆点轨迹曲线的影响，并总结了一些规律。 针对虚拟凸轮连杆组合机构是将曲柄滑块五杆机构和现代控制技术相结合，应用机电一体化技术实现一种机构输出各种可变轨迹的这一功能特点，本文设计研制了虚拟凸轮连杆组合机构实验装置。该实验装置包括硬件系统和软件系统的设计。硬件系统主要包括了整体结构设计和控制系统硬件设计等。软件系统的设计包括控制方式的选择、速度控制和轨迹实现控制等几部分。主要的单片机控制程序包括步进电机运动控制、编码器数据采集、键盘读入、液晶显示屏输出等部分。用Matlab编程来模拟分析实际轨迹和理论轨迹之间的误差，计算并生成步进电机的脉冲个数表格，提出了一个单片机控制两个步进电机运动来逼近理论轨迹点的控制算法。