非线性耦合主要用于混合系统中一级机构与更高类别机构之间的联接，也可用于二级机构之间和二级机构与更高类别机构之间的联接。非线性耦合的基本特征是为后续基本机构提供所需的多个输入运动。同样，以平面机构为例，非线性耦合的主要特征有：结构特性。非线性耦合的结构关系比较复杂。非线性耦合的实质在于由前置机械向后续机构提供与其类别等级数目相符的输入运动，经过后续机构的运动集成或综合产生出所需的运动规律，在获得特殊运动规律方面有较强的适应能力。不全可分性。对于混合系统分割出来所有基本机构均加以数目等于所在分系统类别的原动件，那么类别高于所在分系统类别的机构均不具备确定运动的条件，即不能独立地行使传递运动或非线性系统。含有非线性耦合的机械传动系统称为非线性系统。综上所述，非线性耦合会使机械传动系统的结构复杂化，给运动分析和型综合带来一定的困难。但其综合效果好，适应能力强。对于实现特殊运动规律而言，型综合的质量不但关系着机构综合的最终结果，也直接影响着尺度综合工作的难易程度。恰当的非线性耦合可能会减少尺度综合工作的难度。
机械传动系统的自由度计算机械传动系统的自由度计算仍然可以采用机构自由度的计算公式。但是在进行机械传动系统的结构分析时，如果能够写出类似于机械传动系统结构式，就不必逐一地核算活动构件和运动件数目及类别，而使用更方便的公式计算系统的自由度并作为判断系统组成关系是否正确的条件。
