测头是测量仪器的核心，它决定测量系统的精度与功能。随着测量技术的发展对测头的测量功能和性能有提出了更高的要求，特别是在我国CNC齿轮测量机的研制成功，并批量生产后，对三维测头提出了迫切需求。本论文旨在对正在研制的高精度三维模拟测头的导向机构在受力状态下进行分析，为正确使用和改进设计提供依据。 本文首先介绍了所研制的三维模拟测头的结构及工作原理，然后针对一维平行簧片机构系统地分析了影响测量精度的各项误差。重点分析了在测量力作用下平动板绕空间三个方向上的转动。经数值计算，表明在测量力作用下所引起的测量误差与以往其它文献中重点分析的几何(制造)误差相当。在应用与改进设计中必然要给予高度重视。特别是本文利用ANSYS软件分析了平行簧片机构的抗扭刚度，在以往文献中未见研究。最后在一维平行簧片机构精度分析结论的基础上进行三维平行簧片机构的结构和性能分析，得到三层楼式和半紧凑式两种结构各层机构间误差的相互影响关系函数。通过分析比较三层机构间六种连接顺序对导向精度的影响，得到连接顺序对三维平行簧片机构精度有一定影响的结论。