基于Stewart平台机构的多条腿机床近年来得到了长足的发展，它们都具有六个自由度(东北大学的除外)，这些研究成果的不足之处是：六个可变长度杆都以球铰和上平台相连，铰链点的位置精度直接影响了机床的精度且装配工艺性差，增加了制造的难度。六个可变长度杆的分析和调整十分困难，也增加了控制上的难度，尤其是围绕平台法线运转的自由度对并联机床来说是多余的。 基于复合球铰的新型虚拟轴机床，用复合球铰代替了动平台，它只有五条腿，其中三条腿汇交于一个三重复合球铰，另两条腿汇合于一个二重复合球铰。这种新结构的虚拟轴机床与六条腿虚拟轴机床相比具有同样多的实用自由度，总自由度少且结构解耦，其控制简单，能极其方便的进行正反解计算，机床结构更为简单，加工装配工艺性好，精度高等优点。该机床在空间曲面加工领域有着广泛的应用前景。 本论文研究了五条腿机床的结构形式，尤其对关键结构——复合球铰的结构做了深入的研究与设计；对机床建立模型并进行位置反解，速度，加速度，各杆的受力，工作空间的计算与分析。