本实用新型公开了一种三自由度探头支架，包括：框架，其可升降地设置于一对支撑件之间，可摆动地设置于一对立柱上；探头基座，其设置于框架的内部空间，用于支撑框架，并相对于框架摆动，以及探头基座与框架彼此干涉，致使探头基座与框架一起相对于一对立柱摆动；弹性元件，其设置于探头基座与其中一个底座之间，用于向探头基座提供支撑力。探头在受到外部压力时可以在三个自由度上运动，弹性元件向探头提供支撑力，以为探头提供软性约束和缓冲，减小外部震动对探头的干扰，改善探伤效果。本实用新型还提供了一种三自由度探头组件以及车轮踏面探伤装置。