变自由度机构是一种能够在自身运动过程中改变运动副及杆件的约束情况,从而完成不同形式运动的特殊机构。它能够从运动需求出发,实现常规机构需要多个复杂设计才能完成的安全保护、顺序动作、均衡作用力等功能。变自由度机构的提出和发展丰富了现代机构学的理论和应用研究。通过分析变自由度机构的传统形成方法及其与其他类似机构的区别联系,提出了一种系统化的创新设计方法。首先,将设计任务分解为不同阶段的运动要求;然后,根据运动要求设计自由度变化前后的各子阶段常规机构;最后,对其进行融合得到目标变自由度机构。通过对不同阶段的运动构件进行约束实现自由度的转换,完成设计任务。该方法针对变自由度机构的“约束”和“变自由度”两个基本设计原则,利用常规机构解决特殊机构的设计问题,为变自由度机构的创新设计提供了一种新思路。在子阶段机构的设计过程中,引入进化理论,实现机构形式的创新设计。整个进化过程依据设计任务设定约束函数并加入定向判别准则,使机构在演化中实现定向进化,围绕运动要求拓展机构形式,简化进化过程。针对拓扑图、邻接矩阵无法在同一模型中表示变自由度机构各构态间的转换这一问题,对子阶段的机构进行融合,并通过树图模型上进行表达,利用树图模型特殊的层次结构,将模型中的不同运动部分进行封装约束,既可直观得到自由度变化情况,还能够清楚的了解各阶段运动部分与整体机构的位置关系。最后,基于该设计方法构造了一种变自由度机构智能设计原型系统,该系统包含设计知识库、需求分析、进化计算、评价筛选四个模块,能够完成变自由度机构的设计及综合任务。并以高丛蓝莓采摘机采摘系统的传动机构设计为例,验证该原型系统的可行性、合理性,丰富了智能设计在机构方面的应用。