数控曲轴综合测量机是实现曲轴多参数高效、高精度测量的最有效设备,而随动系统作为曲轴综合测量机最重要的功能部件之一,其精度水平是影响整个曲轴测量系统的最关键因素。因此有必要开展随动测量系统的研究工作,包括随动系统的原理、结构形式和提升随动精度的方法,为进一步开展曲轴综合测量机的设计开发创造条件。首先,根据曲轴径向跟随测量方法,研究了伺服跟踪测量方式和随动跟随测量方式的测量原理,分析了引起跟随系统测量精度的随动导轨几何误差、位移传感器误差、测头装置的误差、接触力变化等主要因素。根据各项影响因素产生的不确定度分量,分别建立了两种测量方式下系统测量不确定度模型。通过算例计算,确定了以更优的随动跟随测量方式进行设计研究。针对影响随动系统测量精度的随动装置产生的阿贝误差,利用双位移传感器测量得到了测量点的实际径向位移,可有效消除随动装置的阿贝误差对径向位移测量的影响,提高随动系统的测量精度。其次,以随动跟随测量方式为基础,设计了线性弹簧施加预紧力和配重块施加预紧力的随动系统测量方案。根据两种施加预紧力方案的测量原理分别建立了系统的动力学模型,以接触力波动最小为目标优化系统结构参数。通过两种施力方式的仿真计算表明,对于不同随动装置质量,线性弹簧施加预紧力时的接触力波动均值总体程度较小,且存在最优的结构参数。将其应用到实验结构参数中,可保证测量过程中接触力的稳定,从而提高整个随动系统的测量精度。再次,基于线性弹簧施加预紧力的随动跟随测量方式,设计了曲轴测量的随动系统机械结构。根据曲轴测量功能要求,设计了测板的移动机构、位移检测装置和进给与回收装置,并对弹簧的基本参数进行了设计计算。建立了随动系统的三维总体结构模型,并对各个零部件进行加工装配,完成了实物装配。最后,搭建了曲轴测量随动系统实验平台进行测量实验。通过对被测曲轴的不同连杆颈和不同截面进行测量,以理论值为标准计算测量误差,以此来检验本文设计的曲轴测量随动系统的测量精度。测量结果表明,此曲轴测量随动系统的测量误差在单位移传感器下最大为10.2μm,双位移传感器补偿后均小于3.7μm,且重复精度在0.7μm范围内。