针对混联机构兼具串并联机构优点的特点,提出一种新型3-UU/UPU+2P双层混联机构。首先,详细叙述了该机构的结构特性,并构建动、静坐标系;其次,基于螺旋理论对机构的自由度进行分析,并利用修正的G-K公式对自由度进行验证,得出该机构具有3个自由度且属于非瞬时机构的结论;然后,根据机构的运动特性,建立机构的运动学正解和逆解模型,并采用基于符号运算的微分变换法对机构的速度及加速度正解进行分析,通过具体的数值算例得出运动学模型的变化曲线,将理论计算结果与Adams仿真结果进行对比分析,验证了所构建运动学模型的正确性;最后,基于蒙特卡洛方法对该机构的工作空间进行分析,为机构的构型设计以及实际应用提供理论依据。研究结果表明,该机构具有较大的连续工作空间,且呈现一定的对称性。