空间三自由度并联机构在机器人、机床、航空航天、机械加工及装配等工业领域有着广泛的应用,本文主要从以下几个方面进行了深入的研究:从机构运动副约束导出动平台位置和姿态参数之间的耦合关系,给出了描述机构位形的独立参数。将具有四面体结构的动平台等效地处理成一个平面三角形,大大减少了约束方程中未知数的个数,降低了位置正解求解的难度,得到机构位置的解析表示。针对动平台位置和姿态参数互不独立的特点,提出确定工作空间的准则,得到工作空间边界的解析表达式,导出了工作空间形状、位置和大小与机构结构参数的关系,这对机构的综合及动态性能优化是很有用处的。采用球坐标计算工作空间的体积,分析了关节结构约束对工作空间大小的影响。用运动螺旋描述由运动关节连接的构件之间的相对运动,利用反螺旋的性质,得到分支运动螺旋系的反螺旋,它代表了分支对动平台的结构约束力。进而将机构发生奇异的条件转化为分析动平台运动螺旋系和约束螺旋系线性相关的条件,自然地将机构的奇异位形划分为运动学奇异和约束奇异,给出了两种奇异对机构性能影响的物理本质,并导出奇异位形的解析表达式。实例给出了奇异位形在工作空间的分布特征和对工作空间的分割状况。将动平台可以实现的运动螺旋解析地表示成基础运动螺旋系的线性组合,其节距变化范围和轴线分布区域可以用来量化动平台运动范围。导出了动平台运动螺旋的节距与线性组合系数的关系,它们构成了一个三次曲面,螺旋轴线分布区域则随节距变化构成了一个二次曲面族。实例分析了动平台运动螺旋节距的变化曲线和轴线分布曲面的中心与主方向,通过坐标平移和旋转变换将其转换成标准形式,得到动平台运动螺旋节距的变化范围和轴线分布曲面特征。通过在Pro/E和ADAMS软件中建立机构的仿真模型,验证了数值计算的正确性。本文的结果对指导机构设计、结构设计和控制有着重要的价值。