少自由度并联机构的运动性质由构成支链的布置方式以及支链内部各运动副的轴线方向共同决定。由于加工装配误差的存在,各运动副轴线方向难免会与理想情况产生偏差,从而影响支链的约束性质,使并联机构出现不可控自由度。这一现象在UPU支链构成的并联机构中尤为明显,以3T1R四自由度4-UPU并联机构为例,当锁死驱动副时,其会在外力下产生绕X轴和绕Y轴的非期望转动。本课题从分析该类现象产生的原因出发,以避免机构出现不可控自由度为目标,研究并综合出一系列具有稳定约束性质的少自由度并联机构。1、从支链约束的角度出发,分析了并联机构运动副轴线几何关系出现误差时,对支链约束性质的影响程度。结果表明,不同几何轴线误差对不同约束性质的支链造成的影响不同。对于约束力偶支链,移动副轴线误差不会对其约束性质造成影响。对于混合约束支链,只要轴线出现误差,支链的约束性质就会改变,即:不存在对误差不敏感的混合约束支链。2、提出通过判断完整雅可比矩阵是否满秩来衡量机构是否出现不可控自由度。以4-UPU并联机构为例,将其可能出现的轴线误差分为四类,基于螺旋理论阐明了机构动平台出现不可控自由度的根本原因。结合Solid Works和Adams仿真,对4-UPU出现不可控自由度现象进行仿真验证。3、为了避免完整雅可比矩阵降秩,提出具有稳定约束性质的并联机构构型综合方法。通过稳定约束支链综合,得到一系列性质稳定的支链类型,避免了由于支链性质改变导致的约束奇异。通过驱动综合,针对不同支链提出合理的驱动布置方案,避免了并联机构因为方向变化导致的驱动奇异或者平台奇异。在此基础上综合得到一系列具有稳定约束性质的少自由度并联机构。4、以综合到的3T1R并联机构3-CPS+PCP为例,通过仿真分析验证轴线误差不会导致机构出现不可控自由度。为了研究误差对机构输出精度的影响大小,基于矢量法建立机构的运动学误差模型。通过灵敏度分析,得出各误差源灵敏度大小。利用3σ准则给定一定输出误差条件下,各误差源的公差范围。最后通过精度设计将3-CPS+PCP机构的输出误差限制在一定范围之内,结合蒙特卡罗法进行精度预估,验证了精度设计的有效性。