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被动球面铰链是构成机构的基本单元之一，但是，较小的工作空间制约了其在机械结构设计中的应用。以普通被动球面铰链为原型，在对其结构及工作空间进行分析的基础上，采用运动与约束单项分解、交叉匹配的方法，提出并设计完成了具有较大工作空间的双耳支架固定型被动球面铰链和球／窝换位型被动球面铰链；基于仿生设计理论，对照人体肱骨结构，提出偏置输出的设计新思想，进而，设计完成具有大工作空间的偏置输出的横向剖分球窝型被动球面铰链和偏置输出的球／窝换位型被动球面铰链；建立两空间映射的函数方程。分析发现，随着铰链输出杆偏置角的增大