本文密切结合航空航天铝合金大型薄壁结构件的高速加工要求，在国家自然科学基金和天津市自然科学基金的支持下，针对一种新型三自由度并联动力头——A3头系统研究了其极限保护装置的相关计算设计、基于D-H法几何误差建模以及误差辨识方法优化等问题。全文取得的研究成果如下：　　在极限保护装置设计方面，首先构造出A3头的运动学位置逆解模型，之后结合运动约束条件，计算出A3头的可达空间。在可达空间内，根据运动副运动连续性要求，在A3头的可达空间内划分出合理工作空间。然后结合支链运动副与A3头末端姿态的对应关系，合理选择极限保护装置限位传感器安装方案。最后结合下位机PMAC控制板，提出对于A3头的极限保护装置设计方案，实现对A3头姿态的限位作用。　　在几何误差建模方面，以支链运动副作为分析对象，基于D-H法建立A3头几何误差模型，将支链运动副中存在的轴线偏移误差、角度误差以及间隙误差加入齐次变换矩阵中，建立各项误差与A3头末端误差的映射关系。之后通过仿真分析出各运动副误差项在空间平面内对末端误差的影响趋势，根据误差项对末端的影响得出支链运动副的制造精度控制等级，为提高A3头制造精度给出指导意见。　　在误差辨识方法研究方面，选用球杆仪作为检测仪器，建立基于矢量传递法的A3头误差辨识模型。并针对一种简单误差测点方法，以参数辨识矩阵条件数作为评价指标，对球杆仪的安装位置进行优化设计。之后针对辨识模型的辨识特性较差的问题，结合岭估计优化方法对辨识模型进行优化，提高辨识模型的辨识精度，最后通过仿真结果对辨识模型的优化效果进行验证。　　本文的研究成果对于提高A3并联动力头的工作性能和工程应用价值具有重要的意义。