三维精密测量技术是机械工程领域的关键技术之一,被广泛应用于微机电系统及微型元器件的精密测量和表征等领域,在很大程度上体现了一个国家的制造业发展水平。测头是精密坐标测量机的关键部件,其性能直接影响到坐标测量机的整体精度。因此,开展用于精密几何尺寸测量的新型测头研究对提高零件加工质量、促进精密测量技术进步以及先进制造业的发展具有重要意义。并联机构具有结构对称、运动链短、运动精度高、动态响应好等优点,将弹性铰链代替传统运动副得到并联柔性机构将进一步消除机械摩擦和运动副间隙对精度的影响,特别适用于对运动精度高、动态响应好等要求的测头约束支承机构。当并联机构位于奇异位形时,机构对外载荷的扰动非常敏感,以Stewart并联机构动、定平台重合时的奇异位形为工作位形,用柔性球铰替代原机构的刚性球铰,固化原驱动副,构造出一种新型并联柔顺机构,并将其应用于精密测头的约束支撑机构。基于线几何与螺旋理论,简要阐明了机构处于工作位形时具有的自由度类型。利用并联柔顺支撑机构的静力学及分支杆刚度模型,构造出测头机构的整体刚度矩阵,建立了测头的测力-位移模型,通过数值模拟和有限元软件验证了理论分析的正确性。利用Solidworks和ANSYS Workbench的协同仿真分别探究了测头x,y,z方向的灵敏度与测头特征尺寸的关系,并通过正交试验法优化了测头弹性支撑机构的各项参数。通过有限元分析软件ANSYS Workbench对测头进行了模态分析、谐响应分析和线性屈曲分析,得到了测头的前六阶固有频率和振型、位移响应曲线以及测头在x轴,y轴和z轴方向的线性屈曲临界载荷,并对并联柔顺约束测头的动态特性进行了分析。