本文以元动作理论为基础,利用多体运动学方法抽象简化复杂机械产品的运动系统,结合坐标变换法、旋量理论等对典型复杂机械产品进行运动学建模与分析,并提出了复杂机械产品基于元动作的运动误差建模方法,为复杂机械产品的运动和精度研究提供了理论和方法参考。论文主要包括以下几部分内容:（1）元动作和元动作链的运动建模及误差分析。利用误差传递有向图和坐标矩阵变换方法分析元动作装配单元内部和元动作间的误差传递过程,并构建误差传递数学模型。基于运动传递和约束关系,通过分析单个元动作的运动过程,综合考虑几何、装配等误差因素对运动性能的影响,将关键误差映射到运动参数中,建立完整的元动作运动方程。再根据运动传递和耦合关系,推导和构建了元动作链的运动学模型。同时,分析各类元动作的运动参数误差形成机理,确定其误差评价指标参数。（2）串联型复杂机械系统的运动学建模与分析。本部分采用元动作理论和多体运动学理论抽象简化复杂机械产品的运动系统,主要针对对象为以工业机器人为代表的只有一个运动输出端执行工作任务的机械产品。构建了基于“功能（Function）—运动（Motion）—动作（Action）”FMA结构化分解和多体系统（Multi-Body System,MBS）相结合的结构模型（简记为FMA-MBS结构模型）,根据FMA-MBS结构模型分别从动作层、运动层和系统层进行运动学分析。结合旋量方法将运动链运动的一般数学模型表示成旋量指数矩阵的形式,进一步推导了关节运动和机械系统运动的运动学表达式,并根据系统各组成运动自由度的运动和约束关系构建多自由度复杂机械运动系统的旋量指数积（Product of Exponential,POE）形式的运动模型。（3）并联型复杂机械系统的运动学与精度研究。以数控机床为对象,分析了由多个分运动系统组成的多轴数控机床的加工运动系统,分别构建了机床的FMAMBS结构模型、运动学模型和三项误差模型。刀具和工件分系统可以分别看作独立的复杂机械运动系统,其运动学模型由第三章串联型复杂机械运动系统运动学建模方法得到。机床运动误差是其各组成运动轴所有元动作的误差综合作用的结果,由分系统的旋量指数运动学模型经过微分变换和矩阵代换得到表征其运动精度的误差模型,后续基于运动和空间结构关系推导得到整机加工误差评价模型。综合刀具和工件的分系统的运动误差,得到机床整机加工误差的数学模型。为了验证建模方法的适用性和普遍性,最后以五轴联动加工中心为例进行了实例说明。