三坐标测量机主要用于测量表面形貌微小、复杂的零件。微纳测头是三坐标测量机上的关键零部件,其性能直接影响三坐标测量机的测量精度及稳定性。刚度是微纳测头的关键属性,它影响着微纳测头的测量接触力、稳定性、工艺性和动态响应等特性。选取合适的刚度对微纳测头的性能提升意义重大,若选取刚度值过大,测量力将会过大,破坏工件表面;若选取刚度值过小,会有响应速度慢,稳定性和工艺性较差等问题。基于压杆失稳特性,构造了一种十字交叉梁的压杆式变刚度测头。通过压电驱动器驱动平行导向柔顺机构,挤压约束支撑梁,降低刚度,达到调节测头刚度的目的。基于最小势能原理,建立了压杆式变刚度测头的刚度模型,得出刚度与压电驱动力之间的关系曲线。通过有限元仿真验证了所建立的刚度模型,同时仿真分析了该测头处于各向同性刚度时模态、谐响应及瞬态响应的动态特性。类比高静态低动态隔震装置,构造了一种三梁型磁控变刚度测头。通过电磁-永磁-电磁的结构形式产生动刚度,将其并联于测头约束支撑机构,达到刚度调节的目的。基于刚度矩阵法,建立了测头约束支撑梁静刚度模型,同时得到该测头各向同性刚度的约束条件。通过有限元仿真验证了所建立的静刚度模型,同时得到动刚度的变化范围,以及测头在静刚度下的模态、谐响应与瞬态响应情况。通过遗传算法对压杆式变刚度测头与磁控式变刚度测头,从固有频率、质量和各向同性刚度等指标进行尺寸参数优化。通过优化得出两类变刚度测头的具体尺寸参数,并对比分析了两种测头的优缺点。图[55]表[18]参[71]