大型望远镜作为天文观测的主要设备,其位置精度是实现目标高精度定轨观测的基本保障。望远镜指向精度是衡量望远镜对目标观测位置精度的基本指标。轴系精度在望远镜指向过程发挥了举足轻重的作用,研究轴系技术也是研究望远镜指向精度过程中一项重要工作。对望远镜指向误差的分析与修正,作为改善望远镜定位精度的手段,是当前研究的重要方向,也是发展大型望远镜的必经之路。结合望远镜的结构和运动特点,基于多体系统运动学理论建立望远镜机械结构系统的拓扑结构关系。通过拓扑结构中体与体间位置误差和运动误差的传递原理,建立了望远镜系统基准坐标系,将望远镜系统中的各项物理误差进行了详细分析,提出指向误差补偿技术中的关键技术:指向误差模型建立、参数拟合、模型修正与数据获取。在对望远镜运动过程中几何误差传递分析的基础上,针对影响望远镜指向误差的各项误差源,建立了具有明确物理意义的指向误差修正模型。在对修正模型稳定性和参数间的相关性进行详细分析基础上,提出对模型的修正,得到符合实际要求的指向误差修正模型,并通过实际观察对模型进行了验证。静压轴承是大型望远镜轴系的主要支承方式,本文分析了静压支承的工作原理,并建立了静压轴承的力学理论计算模型。针对静压止推轴承,运用流体理论和动力学理论分别对静压油膜的静动态性能进行了详细的研究,给出了不同供油方式对轴系刚度的影响。采用有限元分析方法和计算流体力学,建立油垫油膜的有限元模型,并对油膜流场进行仿真分析,得出油膜中油液的压力场和温度场分布。利用油垫系统的静态平衡方程建立静压油膜对几何误差均化效应模型,并对几何误差与轴系运动误差进行实测验证,验证了静压支承轴系的优势。针对大型望远镜轴系结构的尺寸特点,提出了拼接式钢带编码器测角方案。从几何学的角度对拼接式钢带编码器的测角误差进行了详细分析。研究了多读数头在测角系统中的应用及其消差原理,采用谐波补偿的方法来提高测角系统的精度。通过实验转台对测角方案进行验证,验证了此方案的可行性及谐波补偿的有效性。通过对望远镜方位轴系和俯仰轴系的精度分析,研究了方位轴系晃动的原理和数学模型,由此证明了轴系精度对望远镜指向精度的重要性。基于轴系误差对指向精度的影响,建立轴系精度指标的确定原则及计算方法。