球面并联机构作为并联机构的一种,具有广泛的工程应用价值。工作空间作为评价并联机构的一项重要指标,其研究一直以来都是国内外并联机构领域的研究热点之一。本文研究具有全球面工作空间的解耦并联机构设计思路、构型方法,以及该机构的运动学、静力学和尺寸优化问题。主要研究内容如下:1.针对双摇杆机构输入输出角差异特性,与直线输入、转动输出曲柄滑块机构相综合,并考虑输出杆转动副摩擦圆限制因素,提出一种输出角可达180o的直线输入、转角输出的新型支链。2.采用本文提出的新型支链,与转动输入输出支链组合,构造出一种可实现全球面工作空间的运动解耦球面并联机构新构型。3.利用封闭矢量法建立该球面并联机构各单支链的运动学模型,推导了位置正反解、速度正反解及加速度正反解。该机构的速度雅克比矩阵表明了机构的运动解耦特性,并对机构的奇异位形进行了研究。4.通过建立机构输入输出静力关系,推导了机构静力雅克比矩阵。采用拉格朗日法推导了该球面并联机构新型支链的动力学方程。5.依据该机构多杆支链静力学模型,建立了以驱动力为优化目标,转动输出角为约束条件的尺寸优化模型。采用MATLAB优化工具箱,对优化目标函数模型进行求解计算。通过ADAMS运动学仿真分析和优化前后的驱动力曲线对比,证明了优化结果的有效性。6.建立球面并联机构ADAMS虚拟样机仿真模型,通过仿真动平台参考点的空间运动轨迹,验证了该机构可实现全球面工作空间。所提出的全球面工作空间并联机构构型丰富了球面并联机构的类型,相关基础分析为机构的实际应用奠定了理论基础。