3D打印技术是以三维数字化设计为基础,通过层层叠加的方式来构建实体的一项技术,被广泛地应用在家用电器、汽车、航天、医药等领域。目前,3D打印设备普遍使用串联式或并联式机构作为执行机构,这些设备由于其结构特性用于大尺寸模型的打印时会存在打印精度低与设备搭建成本过高的问题,不能满足大尺寸模型的打印需求。为了增加3D打印设备的工作空间,提升打印精度,降低其设备搭建成本,本文提出了一种支链移动副共线的3-PRRR并联机构,并基于该机构研发了一种并联3D打印系统。该3-PRRR机构的三条支链共线并且共用一条直线滑轨,只需增加滑轨的长度,即可对机构的工作空间进行拓展,有效解决了并联机构3D打印设备运动空间较为狭小的问题。此外,本文并联3D打印系统依靠单条直线滑轨实现了打印喷头的三维空间运动,相较于传统3D打印设备所使用的多直线滑轨结构,降低了设备的搭建成本。论文的主要研究内容有:（1）3-PRRR并联机构的构型分析与运动学分析。基于螺旋理论,计算并验证了机构的自由度;推导了其运动学正、逆解方程,以及表达速度关系的雅可比矩阵;基于雅可比矩阵对机构的灵巧度、奇异性进行了分析;使用蒙特卡洛法对机构的运动空间进行了计算。（2）3D打印系统的结构设计与优化。该系统的主要结构包括空间运动装置、打印喷头装置、远端挤出装置、控制装置,以及主体框架等。使用拓扑优化的方法,对关键部件进行结构优化设计,降低机构所承受的负载,提升机构运动的稳定性。（3）3D打印系统的控制系统设计。根据并联3D打印系统所需的功能进行了相关硬件设施与软件系统的设计。硬件部分主要包括步进电机、电机驱动器、喷头加热装置、控制板、显示屏以及激光器等。（4）原理样机的搭建与实验。搭建了基于3-PRRR并联机构的3D打印系统的原理样机;使用激光跟踪仪进行重复定位精度检测实验,实验表明该设备具有较高的重复定位精度,可满足工程实际的需要;利用原理样机进行了多组大尺寸模型的交叉打印实验,分析了工艺参数对成型精度的影响,并获得了设备的最佳工艺参数。