并联机构具有刚度大、精度高、结构稳定、承载能力强、运动惯性小、易于控制等优点,它广泛应用于并联机床、航空航天、机器人、定位装配、娱乐设施、生物医学、机械加工等领域。本文分析了支链含球面副(S)的三类并联机构的构型。以其中的支链运动副含移动副(P)、球面副(S)和转动副(R)的三自由度3-PSR并联机构为研究对象,对其主要进行了以下内容研究:首先,根据支链运动副的不同布置方式,综合了三种含移动副、球面副和转动副的并联机构构型,分别为3-RPS、3-PRS和3-PSR并联机构,并总结了各自的主要应用场合。对其中的3-PSR并联机构的第一种构型结构进行主要分析,计算其自由度,并用螺旋理论对其末端输出运动形式加以分析,得出该机构末端活动平台输出为两转动一移动(2R1T)的运动形式。其次,分析了3-PSR并联机构的运动学。采用闭环矢量法建立机构的位置逆解约束方程,根据机构本身的结构特性,添加三个结构约束方程辅助求解机构的位置正解,通过数学软件Maple求解方程进行位置正、逆解的数值验证,两者结果一致。根据反螺旋理论推导出了机构的全局雅可比矩阵表达式,为机构的速度、加速度分析提供了依据。再次,研究了3-PSR并联机构的工作空间。依据机构的位置约束方程和关节点结构约束条件,利用数值搜索法对机构的可达工作空间进行研究,通过Matlab软件编程,搜索满足条件的末端活动平台参考点的位置集合,导出机构的工作空间图,并对其进行了详细分析。最后,3-PSR并联机构的虚拟样机仿真分析。使用三维建模软件Solid Works创建机构的各零部件模型,并进行正确装配,通过软件接口,将机构三维模型导入仿真软件Adams中进行运动学和动力学仿真分析。给末端一定的输出曲线轨迹,分析机构的输出参考点位置、速度和加速度等随时间变化的曲线规律,同时可以得到机构的对于输入随时间变化的情况。在末端活动平台上施加一定的外部载荷时,分析机构的动力学特性变化,并将施加载荷下的驱动功率消耗情况与零载荷时加以比较,分析载荷对机构的驱动力的变化影响,发现加载荷后的驱动关节受力平稳且无突变,而由于施加载荷的方向影响,导致驱动二的电机功率消耗最多,这为机构在电机选型和杆件优化及控制方面提供了理论参考。