基于虚拟切片无损测量装置的机械结构是其装置的功能载体,正确的结构设计是装置实现测量功能、提高测量精度的关键和进行优化改进的重要前提。其理论基础是一种基于虚拟切片原理的非接触式测量方法,是三维测量技术领域的一种创新性探索。该装置的机械结构能够以较简单的结构支持该装置能够测量任意固定形状的物体的特点以及测量精度高、速度快、成本低等优点。　　本文提出整体分模块设计,机械结构整体由定位装夹机构、精密进给机构、测力传感机构、配重调平机构组成。整体布局在满足阿贝原则的基础上,设计了三点等腰、三线共向和线面垂直的“331”布局方案。定位装夹机构采用“三向夹持”和“弧形杠杆力臂”结构;精密进给机构采用电磁辅助定位的方式;测力传感机构采用线接触方式增大测量传感范围,提高在微小移动中测量值的稳定性;配重调平机构以保证测量传感量程和进给平台水平平衡原则进行设计。全文的主要研究内容和成果如下所示:　　1、综合已有技术装置和设计方法进行理论研究,建立机械结构设计条件。　　2、将机械结构整体划分为定位装夹机构、精密进给机构、测力传感机构和配重调平机构,并在主要力学组件部分进行力学模型分析。　　3、采用多方案对比设计的方式,针对各部件功能需求和精度要求,以Solidworks快速建模工具进行虚拟设计。并通过Solidworks虚拟设计中的干涉分析和运动算例仿真,得到机械结构的运动可行性。　　4、通过ANSYS静力有限元分析,得到机械结构对测量的误差影响因素,并得到优化设计方案。　　5、依据虚拟设计进行实体样机制造和装配,以此进行了测量精度实验和重复测量精度实验,并以测量数据进行了机械结构对测量误差影响分析。　　本文研究结果表明:本文提出的机械结构设计能够满足测量装置的稳定测量功能,保证测量要求精度,可用于验证基于虚拟切片无损测量方法的可行性和后期误差分析补偿和功能优化工作。