精密定位技术在微纳操作、精密制造、精密测量等领域应用广泛,一直是国际上的研究热点之一。在这一背景下,本论文对基于波纹簧片型柔性单元(简称波纹单元)的平动铰链进行刚度建模,并对其行程和离轴刚度比进行优化分析,在此基础上构建了基于不同线型波纹单元的两自由度精密定位平台,通过仿真获得其动静态特性,并通过相应的实验对其进行了相关的研究。首先,利用刚度矩阵法建立了所设计的基于半圆型波纹单元的平动铰链(简称半圆型平动铰链)的刚度模型,重点介绍了利用莫尔积分法求解半圆形梁段的过程。通过有限元仿真对所建立的刚度模型进行验证并对其误差进行分析。利用控制变量法分析波纹单元各几何参数与其平面刚度和离轴刚度比之间的几何关系,并结合有限元仿真对其进行优化设计,在保留波纹单元大变形的特点的同时解决了其一直被诟病的离轴刚度比过低的问题。其次,通过引入圆锥曲线形和贝塞尔曲线形梁段构造出基于不同线型波纹单元的平动铰链(简称不同线型波纹单元),利用刚度矩阵法分别建立其刚度模型,并采用数值积分解决了积分求解过程中由于被积项包含第一类完全椭圆积分而无法求解的问题。以双椭圆线型平动铰链为例研究了变厚度型平动铰链。结合有限元法分别对不同线型平动铰链的刚度模型进行验证并得到不同线型波纹单元的最优形状参数。然后,以不同线型平动铰链为基础构造基于不同线型波纹单元的两自由度精密定位平台(简称不同线型平台)。利用有限元仿真得到不同线型精密定位平台的静态和模态特性,并引入缺口型和直片型精密定位平台作比较,突出不同线型平台大变形的特点。利用慢走丝线切割技术加工出不同类型平台,并利用显微视觉成像技术对其加工精度进行检测。选用音圈电机作驱动并设计和选用相应的硬件设备搭建两自由度精密定位系统,通过实验测试不同类型精密定位平台的静态性能,包括行程、耦合位移、重复定位精度等。通过对比,突出了基于不同线型波纹单元的两自由度精密定位平台行程大、重复定位精度高的特点。最后,总结了本文的研究内容并对未来研究工作提出展望。