并联机床作为一种全新构型的机床,与传统数控机床形成很强的互补。随着并联机床技术的进一步发展,少自由度并联机床逐渐显示出应有的潜力。本文在分析国内外少自由度并联机床研究与应用发展状况的基础上,用解析法和计算机辅助几何法研究了两种三自由度并联机床加工自由曲面和刻字的过程。基于CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术构造出两种三自由度3UPU和2UPU+SPR并联机构模拟机构。用解析法对两种三自由度3UPU和2UPU+SPR并联机构进行了位置、速度和加速度分析;用计算机辅助几何法对两种机构进行了位置和工作空间分析。基于几何约束和尺寸驱动技术,在两种三自由度并联机构3UPU和2UPU+SPR模拟机构的基础上创建了两种新型并联机床。根据并联机床加工自由曲面的走刀路线和刻字轨迹,我们可以记录出相应的三个杆长和动平台位姿的变化数值,并将解析和模拟的结果进行了实例验证。用CAD软件中的运动学模块对两种并联机床加工自由曲面和刻字过程进行了仿真,实现了前面的研究工作的可视化,并证明了论文中计算机辅助几何法提供的数据代码的正确性。对非对称3UPU并联机床的控制系统进行了分析,系统硬件采用开放式结构,由“PC机+运动控制卡”构成。采用基于Windows平台开发的控制软件,实现了并联机床实验平台的基本控制功能,并对非对称3UPU并联机床实验平台进行了编程。本论文的工作为进一步研究三自由度并联机床加工自由曲面的实用性奠定了一定的理论基础。