本文以3-PRRU并联主轴头为研究对象,研究了该机构的运动学、静力学、静刚度、动态特性和铣削稳定性,在基于3-PRRU并联主轴头的五轴混联机床上开展实验,验证了相关理论的正确性。对3-PRRU并联主轴头的运动学、静力学进行分析,研究得到了该并联机构的运动学求解和各铰链内力。为进行运动学分析,简化支链中各部件,通过各运动支链的矢量环建立运动方程和约束方程,进而得到运动学求解。建立各支链的杆件和动平台的力和力矩平衡方程,完成各个铰链内力的求解,求解结果表明铰链内力随机构姿态变化而变化。运动学求解和静力学求解为后文的静动态特性分析奠定理论基础。对3-PRRU并联主轴头的静刚度开展研究。考虑铰链弹性的影响,基于Hertz接触理论计算铰链刚度,结合变形协调条件,利用结构矩阵法建立整体刚度矩阵,进一步得到动平台刚度,分析出各方向线刚度随动平台位姿变化情况,其中z轴线刚度要好于x、y方向的线刚度。相对应的,设计了x、y、z方向的刚度测量实验,实验测量结果和仿真结果变化趋势相同,验证了模型的正确性。进一步研究3-PRRU并联主轴头的动态特性。简化主轴头结构,将每条支链处理成受到弹簧结构约束的梁机构,建立机构整体弹性动力学模型,求解得到了并联机构的前两阶固有频率,结果显示机构固有频率受动平台姿态影响且随倾斜角变化呈现一定的对称性。随后开展了动平台动态特性实验,探究主轴头各阶振型和频率响应规律,实验结果表明各阶振型呈现出不同的振动趋势,x、y方向频率响应曲线的幅值变化主要集中于二阶和一阶固有频率附近。最后研究3-PRRU并联主轴头铣削稳定性。基于微分法,将刀齿划分为若干个平行于轴向的微小刀齿,建立了刀具径向和切向两自由度的动态铣削力模型;采用时域一阶全离散方法求解该铣削力模型,绘制出铣削稳定性叶瓣图。设计了铣削力系数和刀尖频响函数辨识实验,最后开展了叶瓣图验证实验来验证预测结果的准确性,为铣削加工中工艺参数的选取提供了参考。