变胞机构是1998年在亚特兰大召开的第25届ASME机构学与机器人学双年会上首次提出的一种新型机构,它是一类能从一种拓扑结构形式变换到另一种拓扑结构形式,通常有效构件数和自由度也发生变化的机构。变胞机构具有非常广阔的应用前景,近年来受到广泛关注,成为机构学的研究热点。柔性变胞是变胞机构的一个新的研究方向,具有变胞机构和柔性机构的双重优点,具有更加广阔的应用前景。目前已有文献对变胞机构的研究日益增多,但对柔性变胞机构的研究还很少,可以预见柔性变胞机构必将成为变胞机构新的研究热点。变胞机构区别于传统机构主要是结构学上的不同,变胞机构结构学也是研究运动学和动力学的基础。本文对变胞机构(刚性变胞机构)和柔性变胞机构的结构学进行了研究。对于刚性变胞机构,提出了基于广义关联矩阵运算的变胞机构的结构分析和结构综合方法,使变胞机构结构分析和结构综合的矩阵演算方法扩展到了包含复铰的变胞机构。为了解决刚性变胞机构结构综合中同构运动链的识别问题,提出了基于广义关联矩阵的运动链同构的判定方法。对于柔性变胞机构,提出了柔性变胞机构的定义和组成元素、结构简图和邻接拓扑图、邻接矩阵的表示方法等基础理论,并提出了基于邻接矩阵运算的柔性变胞机构的结构分析和结构综合方法。基于单色拓扑图的邻接矩阵只能表示单铰机构,不能有效表示复铰机构,变胞机构结构变换的邻接矩阵运算方法也只能适合单铰变胞机构。对于单铰和复铰变胞机构的结构分析,本文以双色拓扑图的广义关联矩阵来表示全部单铰和复铰变胞机构,提出了广义关联矩阵运算算法,并给出了该算法的运算步骤和运算规则。通过应用实例验证了广义关联矩阵及其算法对于变胞机构拓扑结构表示及其变换分析的正确性。基于邻接矩阵的变胞机构结构综合方法只能适合单铰机构,综合结果也不能包含符合变胞要求的复铰机构。对于包含全部单铰和复铰变胞机构的结构综合,提出了基于广义关联矩阵运算的变胞机构结构综合方法。通过四构件综合到五构件的变胞机构结构综合实例,验证了该方法对于单铰和复铰变胞机构结构综合的正确性和有效性。在变胞机构和传统机构的结构综合中,识别同构运动链是要解决的主要问题之一。针对此问题提出了一种基于广义关联矩阵的机构运动链同构的判定方法,给出了该方法的详细的判定规则和步骤,并通过实例进行了验证。该方法对于运动链的同构判定具有简单、准确、高效、实用的特点。柔性变胞机构是变胞机构的一个新的研究方向,本文给出了柔性变胞机构的定义和柔性变胞机构的组成元素,并给出了柔性变胞机构的结构简图表示方法,提出了柔性变胞机构的邻接拓扑图和邻接矩阵的表示方法。对于柔性变胞机构的结构变换分析,本文提出了一种基于邻接矩阵的数学运算方法,并通过应用实例验证了该邻接矩阵运算方法对于柔性变胞机构的结构分析是有效的和正确的。对于柔性变胞机构的结构综合,提出了基于邻接矩阵运算的柔性变胞机构的结构综合方法,给出了该方法详细的运算规则和运算步骤。通过对一个三杆至四杆柔性变胞机构的结构综合应用实例,给出了该方法的具体应用过程,并通过应用实例验证了该方法对于柔性变胞机构的结构综合是正确的。提出的结构综合方法为进行柔性变胞机构的结构综合、发明新的柔性变胞机构提供了一种有效的方法。