角跟踪机构是中继卫星星间链路天线实时跟踪中、低轨道目标飞行器的重要使能部件。面向国家航天工程的重大需求,本文借助几何代数和螺旋理论等现代数学工具,开展变轴线并联角跟踪机构的构型综合、兼顾多种性能需求并计及参数扰动影响的参数优化设计、飞行工作模式运动学与动力学分析等研究工作。主要研究成果如下:（1）面向中继卫星星间链路天线对角跟踪机构大工作空间的功能需求,开展变轴线并联角跟踪机构的构型综合。首先,借助几何代数,分析变轴线并联角跟踪机构动平台连续运动中独立运动参数与非独立运动参数的内在联系,实现动平台连续运动的参数化描述;其次,依据并联机构动平台与组成支链间连续运动的匹配原则,获得变轴线并联角跟踪机构可用开环支链的连续运动;再次,利用开环支链与运动铰链间连续运动的对应关系,生成可用开环支链的拓扑结构;最终,通过分析开环支链的组成数目与组成形式,定义开环支链的装配条件,获得多种变轴线并联角跟踪机构的拓扑构型。（2）为满足中继卫星星间链路天线对角跟踪机构运动学和静力学等方面的性能需求,计及参数扰动对机构性能的影响,开展变轴线并联角跟踪机构的考虑参数扰动的多目标多参数优化设计。首先,实施变轴线并联角跟踪机构的运动学与静力学分析,对应星间链路天线性能需求,建立整周最大转角、虚功率传递率、瞬时变形能和质量为机构性能评价指标;其次,通过分析参数扰动对机构性能的影响,定义均值与离散系数为参数扰动对机构性能影响的评价指标;再次,以尺度参数与截面参数为优化设计参数,借助响应面模型建立考虑参数扰动的性能评价指标均值与优化设计参数的解析映射模型;最终,选取粒子群优化算法,获得机构多目标优化的Pareto前沿,通过评价Pareto前沿点对应优化目标的合作程度,实现Pareto前沿最优解选取,完成兼顾多种性能需求并计及参数扰动影响的变轴线并联角跟踪机构的尺度参数与截面参数的一体化设计。（3）考虑中继卫星星间链路天线的服役环境,开展变轴线并联角跟踪机构的飞行工作模式运动学与动力学分析。首先,依据质心守恒与动量守恒定理,进行变轴线并联角跟踪机构的飞行工作模式运动学分析,求解机构活动构件的位移、速度和加速度与动平台输出运动之间的映射关系;其次,基于虚功原理实施变轴线并联角跟踪机构的飞行工作模式动力学分析,推导机构的驱动力矩与活动构件运动参数的映射模型;再次,基于软件仿真模拟飞行工作模式下变轴线并联角跟踪机构的典型运动,通过对比软件仿真与映射模型所得驱动力矩结果,验证驱动力矩映射模型的有效性;最终,以驱动力矩映射模型为基础,完成飞行工作模式变轴线并联角跟踪机构的轨迹规划。上述研究成果为开发满足星间链路天线功能需求且综合性能优良的变轴线并联角跟踪机构的物理样机,并实现飞行工作模式精准跟踪控制奠定理论基础,因而具有重要的科学意义和应用价值。