传统串联机床在加工螺旋桨等复杂曲面零件时捉襟见肘，并联机床是其有益补充，而混联机床则是并联机床的进一步发展。混联机床结合了两者的主要优点，具有刚度高、承载能力强、工作空间大、可重组性强等特点，是一种很有应用前景的多坐标数控机床形式。本文通过借鉴BJ-04-02(A)型交叉杆并联机床的支链构成形式以及应用比较成功的串联机床形式，设计了一种适于大型船用螺旋桨加工的混联设备，并对该交叉杆并联机床的位置正反解、速度、加速度、奇异性、工作空间、灵巧度以及机床结构参数优化等方面进行了研究，而且运用虚拟样机技术对其进行仿真分析。首先，针对串联机床和并联机床的不足，借鉴两者的优点，通过构型综合，设计了一种大型船用螺旋桨加工混联设备。该设备可以一次装夹就完成整个螺旋桨的加工，避免重复定位误差，提高加工效率和精度。其次，采用四元素和广义逆法对交叉杆型6-UPS并联机床的运动学正解进行了研究，并且通过构造12个恒等式采用降次消元法对其一般形式的6-UPS并联机构的位置正解也做了研究。然后，在运动学反解的基础上，采用Gosselin提出的并联机构的末端执行器三点法推导了BJ-04-02(A)型并联机床量纲一致性的新型雅克比矩阵，基于旋量理论研究了该机床的自由度、速度、加速度及奇异位形等运动性能。接着，采用三维搜索的方法得到了交叉杆并联机床的工作空间形状并分析了铰链转角对工作空间的影响，基于新型雅克比矩阵获得了机床工作全域灵巧度指数分布，探究了机床的各结构参数对其工作空间和灵巧度的影响规律，基于工作空间和全域灵巧度指标对机床进行了结构参数优化设计，工作空间增加了0.40倍，全域灵巧度指数提高了0.26倍，达到了预期目标。最后，依据物理样机通过UG建立了相应的虚拟样机，将其导入到ADAMS中经过修饰处理、添加约束、施加驱动后进行运动仿真分析，得到位置正反解、电机驱动函数、铰链转角变化范围、驱动关节速度到末端执行器速度的映射关系以及驱动关节和被动关节受力情况等。