Presented in this thesis are novel methodologies for the analysis and optimization of planar, spherical, and spatial linkages associated with the problems of function generation, path generation, and rigid-body guidance. An up-to-date literature survey in the area of mechanism optimization is also provided in the thesis.

Both the input-output (I/O) equation and the I/O curve are employed in the input-output analysis of four-bar linkages. Based on these, the properties of a special class of linkage, the constant-branch linkage, as well as its engineering application are discussed. Two schemes are developed for the optimization of function-generating linkages, namely, a constrained least-square procedure using slack variables and an unconstrained method based on I/O curve planning. The issue of data-conditioning is also discussed so that singularities can be avoided in the optimization procedure.

With the help of linkage coordinate systems defined in this thesis, equations governing the coupler-link motion are derived for both path generation and rigid-body guidance. In the optimization of path-generating and rigid-body guiding linkages, a two-loop scheme based on a constrained least-square procedure is first proposed. Then, as an extension to I/O curve planning in function generation, a method resorting to input-output-coupler (I/O-C) curve planning is developed for path generation and rigid-body guidance. Using unconstrained approaches, this method simplifies the optimization procedure to a great extent.

L'auteur présente dans cette thèse des méthodes nouvelles pour l'analyse et l'optimisation de mécanismes plains, sphériques et spaciaux associés aux problèmes de coordination entrée-sortie, production de parcours et conduite de bielle. L'auteur présente également une revue à date de la littérature dans le domain de l'optimisation des mécanismes.

L'analyse d'entrée-sortie (E/S) des mécanismes à quatre barres utilise à la fois l'équation E/S et la courbe E/S. Basé sur cette analyse, les propriétés d'un mécanisme de type spécial, appelé mécanisme à branche constante, et son application en génie sont discutés. Deux procédures sont développées pour l'optimisation des mécanismes pour la coordination entrée-sortie:​ une méthode de moindres carrés contraintes utilisant des variables lâches et une méthode de moindres carrés sans contraintes basée sur la panification de la courbe E/S. Le conditionnement des données est également. discuté de façon à éviter les singularités dans la procédure d'optimisation.

Avec l'aide des systèmes de coordonnés des mécanismes définis dans cette thèse, les équations du mouvement de la bielle sont obtenues pour la production de parcours et la conduite de corps rigide. Une procédure à deux boucles, basée sur une méthode de moindres carrés, est proposée pour l'optimisation des mécanismes produisant un parcours et guidant la bielle. Ensuite, une méthode nécessitant la planification de courbe E/S de la bielle est développée comme une extension de la planification de courbe E/S. L'utilisation d'une approche sans contraintes simplifie grandement la procédure d'optimisation.