机构的构型创新是机械装备原始性创新的重要内容,构型综合是构型创新的有效手段。空间多环耦合机构包含多分支空间并联机构和空间耦合链机构两大类,具有刚度大、承载能力强、精度高等优点,在工业生产中有广泛的应用前景。现有的空间多环耦合机构构型综合方法主要采用手工枚举方式,效率较低,很难系统地综合数目极为庞大、形式变化多端的空间多环耦合机构,且综合的结果不便于存储和筛选。对于这些问题,基于计算机技术的数字化构型综合是有效的解决手段。本文以空间多环耦合机构为研究对象,研究它们的数字化构型综合理论。建立了并联机构的新字符描述,将螺旋的参数化表达与字符描述相结合,实现了分支运动螺旋系的自动求解。基于线性代数中的初等行变换,实现过约束数目的自动解算。通过分析含“未定几何关系”轴线之间相对自由度,实现了自由度瞬时性自动判别,最终实现了空间并联机构的自由度数字化自动分析。基于螺旋理论,证明了三自由度,四自由度和五自由度分支提供约束力或约束力偶的几何限定条件。通过程序生成轴线之间几何关系的组合并插入运动副字符,根据几何限定条件进行筛选,从而实现三自由度,四自由度和五自由度分支数字化构型综合,建立了上述三类分支的构型数据库。提出了空间并联机构的数字化构型综合方法,分别推导了九种少自由度对称和非对称并联机构的约束模式。研究了在给定约束模式下的构型综合过程,建立了各种少自由度并联机构的构型数据库,开发了人机交互的构型展示软件。基于建立的并联机构的构型数据库,分别提出了基于三自由度并联机构,四自由度并联机构和五自由度并联机构的机械装备新机型,分析了各种新机型的构型特点。以一类重要的空间耦合链机构(称为两层两环空间机构)为研究对象,基于运动螺旋方程,建立了耦合支链带来的耦合关系的数学模型。基于数学模型,提出了这类机构中刚性子结构的判别方法,建立了这类机构的自由度分析原理,并研究了这类机构自由度分析的数字化实现。基于两层两环空间机构的自由度分析原理,提出了这类机构的构型综合方法,对十四种少自由度两层两环空间机构进行了系统的综合,得到了大量的新型空间耦合链机构,并研究了这类机构构型综合的数字化实现。