近年来，并联机床基于刚度高、动态性能好以及结构简单等一些优点，发展非常迅速，并在一些领域获得广泛应用。随着并联机器人技术的发展以及为满足特定目的的需要，空间少自由度并联机构的研究日益升温。本文在参考大量文献资料及对并联机构的现状和发展前景分析的基础上，从并联机构整体功能出发，通过对3-PTT并联结构的机械拓扑结构研究，建立了具有完全三移动自由度双联3-PTT并联机器人机构模型。通过实体模型的解析化得到了3-PTT并联机构的运动学方程，并进行了正、逆解的求解，对3-PTT并联机构的工作空间、被动关节、特殊形位、速度和加速度特性、静力学和动力学特性进行了分析。通过工作空间的可视化，确定了并联机构基本的结构参数，并对具有上述结构参数的机构在工作区间内的结构特性进行了仿真。以上述结构参数为基础设计了一种基于3-PTT并联机构的五自由度混联机床的结构方案，它具有三个移动自由度和两个转动自由度。通过对混联机床的工作原理的分析和混联机床的位姿逆解的推导，设计出一铣削混联机床实例。本文应用虚拟样机的设计方法，利用机械设计软件SolidWorks来建立混联机床的各个零件模型，并对机构进行了准确的装配。为了进一步分析机床的运动学特性，将虚拟样机导入到仿真软件ADAMS中，对样机进行了运动功能仿真，验证了机床方案结构设计和运动分析的合理性和正确性。