柔顺机构是一种可以利用自身柔性构件的弹性变形来转换运动、力和能量的新型机构。与传统的刚性机构相比,由于它免去了运动副间的装配和摩擦磨损,因而表现出许多优点,近年来已成为国内外机构学领域的一个研究热点。柔顺机构具有独特的性能和广泛的应用前景,但是对于大变形造成的几何非线性导致柔顺机构的分析和设计变得非常困难。由Howell提出的伪刚体模型法将柔顺机构的非线性问题转化为等效刚性机构的线性问题来求解,为柔顺机构的研究奠定了基础。后来学者陆续提出了2R、PR伪刚体模型,但这些伪刚体模型自由度不足,导致其模拟精度和范围有限,限制了其进一步应用。针对上述问题,本文在现有模型的基础上,增加伪刚体模型的自由度,提出一种带轴向变形的多自由度PRR伪刚体模型,考虑多种复杂载荷情况,建立了相应的伪刚体新模型,并对该模型进行了相关研究。主要内容归纳如下:1、针对末端受力矩载荷时的柔顺杆,建立大变形柔顺机构的PRR伪刚体模型。将力矩载荷施加到模型的末端,采用参数近似化法建立模型特征半径系数的三维搜索过程,并对伪刚体模型中移动副引起的轴向位移占整个轴向移动的比例做定量分析。研究表明,在力矩载荷作用下,该移动副几乎不发生轴向位移,此时PRR模型与2R伪刚体模型基本一致。2、针对末端受力载荷的柔顺杆,建立大变形柔顺机构的PRR伪刚体模型。通过运动学正解得出模型特征参数的数值表达式,运用参数化近似法建立程序求解框图,运用线性回归法拟合模型的刚度系数。利用数值分析软件,通过与现有伪刚体模型以及柔顺杆的末端轨迹特征进行分析对比,表明PRR伪刚体模型的模拟精度进一步提高。3、针对末端受复合载荷形式的柔顺杆,建立大变形柔顺机构的PRR伪刚体模型。将载荷比进行极端化处理,推导出两种极端载荷形式下伪刚体模型的数学表达式。通过建立三维搜索程序和线性拟合方法求解出模型的特征参数,通过与其他模型对比分析验证了受复合载荷时PRR模型的优越性。4、将受不同载荷时的PRR伪刚体模型应用到平面柔顺机构中,建立柔顺四杆机构和柔顺曲柄-滑块机构的PRR伪刚体模型,通过力-变形分析得出滑块位移和曲柄转角关系的曲线图及柔顺四杆机构中柔顺杆末端的位姿变化图,通过与有限元分析结果对比,验证了PRR伪刚体模型在实际柔顺机构应用中的有效性。