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本论文依据机构学理论,研究了基于球杆仪的机床精度检测方法。该方法不依赖于测量坐标系的选取,测量结果与安装位置无关。建立了球杆仪检测机床精度的机构学模型,从球杆仪测量值中辨识出测量机构的结构参数包含安装误差,由结构参数可以得到测量值对应的理论解;研究了基于球杆仪机构学模型的机床误差评价方法;依据机构微分几何学理论方法,研究球杆仪测量轨迹曲线、曲面的几何性质。建立了回转副精度测试的空间RSPS机构模型,用于测试实际回转副(R副)的回转精度。空间四连杆机构RSPS由一个运动链SPS和一个待测R副组成,机构的输出参数对应两球心距离的理论值,机构的结构参数对应球杆仪的安装参数。从球杆仪测量的离散数据中,用RSPS机构模型可以辨识出球杆仪的安装位置误差。球杆仪的测量数据减去RSPS的理论输出值,即可得到测量的实际R副的回转误差。此外,利用RSPS机构的运动学方程,分析了测量误差与球杆安装参数之间的关系。提出了机床两移动轴工作台精度测试的空间PPSPS五杆机构模型,包括球杆仪的SPS运动链和机床工作台的两个移动副(P副),机构的结构参数对应球杆仪的安装位置和机床移动副的方向与位置偏差,机构的输出参数对应球杆仪的测量数据。建立PPSPS机构的数学模型,对球杆仪测量得到的离散数据拟合,一次辨识出球杆仪安装位置误差、移动副的方向和位置偏差,进而辨识出运动副误差运动。提出了基于PPSPS机构模型的比例不匹配、不垂直度、反向越冲和反向间隙等机床圆测试中规定的其他误差项的辨识方法。机床两轴工作台精度测试的球杆仪的空间PPSPS机构方法不作平面假设,测试结果与安装位置无关。创建了三轴加工中心精度测试的空间PPPSPS机构模型,包括球杆仪的SPS运动链和加工中心的三个移动副(P副)。设计了三轴精度测试的空间轨迹,可以从测量数据中一次辨识出球杆仪安装位置误差、三个移动副之间的方向偏差;提出了基于PPPSPS机构模型的比例不匹配、不垂直度、反向越冲和反向间隙的误差辨识方法,为三轴精度测试提供了理论基础。