随着计算机技术、集成制造技术的发展,高精密加工领域的需求不断增长,柔性并联机构成为了并联机构研究中的热点领域,其中基于柔性铰链的刚柔耦合机器人凭借微动空间、高分辨率、高精度的优点逐渐引起越来越多学者的研究和应用。本文将设计一类两种具有二维转动、一维移动的三自由度柔性并联机构,该两种并联机构为相同运动副的不同摆放位置,具有相同的自由度运动,但是却具有不同的运动学、静力学特性,以及不同的静刚度和精度特征指标。为了更细致地研究,可以提供更为全面的工程应用,本文将两个并联机构除了纵向的由浅入深的各项研究,还进行了横向的综合对比分析。本文将刚性机构柔顺化,设计了刚柔耦合的柔性并联机构3-SPR和3-RPS,基于伪刚体模型理论,运动螺旋理论对两种并联机构进行了自由度分析和转轴分析,并且求解了机构的约束关系及位置逆解,通过对比分析二者的不同运动特性。对两机构进行了相同的尺寸和姿态设计,除了运动副位置不同以外,二者设计尺寸均一致。建立了三维建模和拓扑模型,对柔性铰链进行了结构选择设计,分析了柔性铰链的角位限制;基于以上尺寸设计,运用边界极限搜索法,通过MATLAB编程求解了两者的工作空间,得到了三维模拟云图,可以直观的看到由运动副不同位置引起的两机构同自由度运动而工作空间不同的特性。经过对比,为工程应用提供理论基础。基于静力学研究了运动副不同分布对并联机构的影响,通过螺旋分析法,分析求解了两个机构的等效驱动力和等效约束力,建立了静力学平衡方程,对比分析了不同的静力学特性;此外,求解了二机构的完全雅克比矩阵。对柔性铰链进行了刚度分析,并建立两个机构的整体刚度模型,并通过有限元仿真,验证了设计满足刚度需求;最终,分析了两个机构不同的静刚度特性。最后,对于精度研究,分析了精度的影响因素,建立了误差映射关系模型,求解了映射矩阵;对两个机构进行了频率特性分析,建立了动力学约束条件和动力学方程,并且对机构进行了模态分析,求解了两机构的固有频率,并且通过仿真验证,对两个机构进精度的对比分析;此外,创新地分析了环境温度对精度影响,以及通过驱动器温度热力耦合进行了仿真研究及优化。本文研究了机构的运动学、静力学、静刚度、精度问题,又横向的通过多项指标,对比分析了同类两种柔性机构不同特性,为工程应用提供了理论基础。