随着生产的发展以及机械化、自动化程度的提高,组合机构越来越得到研究者们的重视,而齿轮五杆机构是一种新型的正在日益发展、用途广泛的组合机构,可以实现各种复杂的运动轨迹。本文以齿轮五杆机构为研究对象,首先对其轨迹曲线与设计参数进行了研究。其次对齿轮五杆机构的可动性进行了研究,包括分支、分支点以及完全旋转性等,来分析机构的的运动特性和运动缺陷,提出了分支纠正及分支设计的理论方法。基于该理论分析设计了齿轮五杆机构的计算机辅助设计软件。最后结合以上的理论分析,设计一种基于齿轮五杆机构的新型仿海龟推进机构。(1)齿轮五杆机构的轨迹曲线研究对齿轮五杆机构建立了数学模型,运用Matlab软件,首先分析了杆件参数和齿轮链参数变化时齿轮五杆机构轨迹曲线的变化规律,其次分析了齿轮链中两个参数同时变化时机构轨迹曲线的变化规律,进行对比,最后得出了轨迹曲线的变化周期及周期表达式。(2)齿轮五杆机构可动性的研究对五杆链和齿轮链建立了数学模型,结合实例,利用判别法分析了齿轮五杆机构分支点、分支、子分支及完全旋转性识别过程。(3)齿轮五杆机构可动性的应用基于完全旋转性的概念,提出了在机构设计及轨迹综合过程中,将无分支点作为约束条件,来避免运动缺陷的理论方法。同时还提出了通过改变传动比及初相角来纠正分支以及通过改变五杆链的杆长关系以及排列方式来设计分支,避免运动缺陷的方法。(4)齿轮五杆机构的计算机辅助设计软件基于对齿轮五杆机构可动性的理论分析,设计了一种计算机辅助软件,对标准位置下已知参数的齿轮五杆机构的分支、分支点进行自动识别,得到机构分支图。针对不具有完全旋转性的齿轮五杆机构,可辅助分支纠正。(5)齿轮五杆机构轨迹综合优化实例通过对海龟扑翼运动规律及推进机理的研究,设计一种基于齿轮五杆机构的新型仿海龟推进机构,采用多目标约束优化算法,结合第二章中的运动轨迹研究得到传动比参数,结合第三章中提出的完全旋转性约束以及分支设计理论,得到约束条件,对其进行轨迹优化综合,最后利用计算机辅助设计软件进行可动性识别验证。