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传统的三自由度转动并联机构一般称为球面并联机构，这类机构的转动中心往往是多个转动副轴线的汇交点，这种严格的几何条件在制造装配上很难精确实现，在一定程度上制约了机构的工程应用。本文主要研究一类无汇交轴线的三自由度转动并联机构，其能够实现空间三维姿态的变化，在需要进行姿态控制的场合具有很好的应用前景。 介绍了一种3-[RPR]RR三自由度转动并联机构，借助Grassmenn线几何和螺旋理论，对这类机构的自由度性质做了深入的分析。对机构进行了反解，得到了机构四种对称的装配构型。从分支运动奇异、平台约束奇异、驱动奇异三个方面对机构进行了奇异性分析。采用一种修正的欧拉角描述机构姿态，对机构转动空间进行了分析。 介绍了一种能实现三维转动的3-RPS并联机构，在仅发生自转时该机构可以等价为一个RPSC空间单环机构。通过对该单环机构进行分析，确定了3-RPS并联机构自转时会发生的一类特殊驱动奇异。通过分析发现，这种单环机构动平台所能实现的运动其实是VDM运动(vertical Darboux motion)。由于具有相同的运动和约束特性，本文所研究的这一类无汇交轴线三转并联机构都能实现这种VDM运动，且在自转过程中均会发生类似的驱动奇异。 在前面分析的基础上，提出了一种新型3-PRS三维转动平台，并对其进行了初步的设计。得到了该机构的位置反解。基于螺旋理论建立了机构的完全雅克比矩阵。对机构进行了静力分析，建立了机构的刚度矩阵。采用一种数值方法对该机构工作空间内的奇异轨迹进行了分析。 最后对这种3-PRS三维转动平台实体样机进行了具体结构设计及尺寸优化，通过实验对机构的各项特性进行了分析、验证。