三自由度并联机构具有刚度大、承载能力强、精度高、结构简单、制造和维护成本低等优点,特别是分支相同,结构对称的三自由度并联机构更加引起广大学者的关注。三自由度并联机构已成为目前机构学领域的研究热点之一,其在工业领域拥有广阔的应用前景。本文基于约束螺旋理论对三自由度转动角台机构的分支运动链进行了型综合,根据角台机构的结构特点和全周性要求综合了分支运动副尽可能少的三自由度转动角台机构。介绍了3-RRS角台机构的结构特征,采用D-H法建立连杆坐标系,求出机构的坐标连杆变换矩阵,建立了机构的正反解方程。利用最小二乘法求解了位置反解,利用解析法和牛顿迭代法分别求解了位置正解,通过仿真得出了机构的工作空间。在位置正反解的基础上,通过求导法和螺旋理论的方法求得了机构速度和加速度的雅可比矩阵,得到了速度和加速度输入与输出之间的关系。利用虚功原理求得了机构的力雅可比矩阵,根据牛顿-欧拉方法建立了机构的动力学方程模型并通过Adams软件对三维模型进行了运动学和动力学仿真。通过仿真结果与理论计算结果的对比,验证了运动学和动力学理论分析的正确性。基于二次曲线和二次曲面分解理论对3-RRS角台机构的瞬时运动进行了分析,识别了在初始位形和一般位形下的主螺旋,研究了各自位形下输出运动螺旋节距与输入速度的关系及具有相同节距的运动螺旋轴线在各种位形下的空间分布。结果表明:该机构在初始位置时属于Hunt提出的第一种特殊螺旋三系,在一般位置时属于一般螺旋三系,在任意位形下对应相同节距的所有螺旋轴线都分布在同一个单叶双曲面上。