随着能源条件的日益恶劣,发展空间太阳能的电站技术具有重要的战略意义,然而其主结构的口径达23m,受目前运载火箭运输能力的限制,亟需研制一种可三维体展开的桁架机构作为空间太阳能电站的主结构。本文提出一种可以实现三维方向体展开的大折展比、大口径的桁架机构,对选择构建可展开桁架的基本单元进行了基本特性分析,对其驱动方式及运动学特性进行分析,建立了桁架的等效梁模型,进行了桁架参数优选,最后研制了可展开桁架的原理样机并进行了试验验证与结果分析。首先根据调研结果及桁架设计要求,参照目前已有的折展机构构型设计了可展开桁架机构的基本组成单元并对其基本特性进行了分析,随后通过轴向阵列构建多方案的可展开桁架,通过多参数对比分析进行构型边数优选,根据优选结果确定了桁架构型。空间可展开桁架机构有展开功能,在确定可展开桁架构型及折展原理的基础上,对桁架机构进行运动学特性分析,确保桁架方案合理可行。设计了可展开桁架的驱动点布置位置并分析方案合理性,通过ADAMS仿真验证驱动可行性;建立可展开桁架基本单元D-H坐标系,通过计算得到关键旋转关节点的空间运动轨迹及其他运动学参数,在ADAMS中进行可展开桁架整体模型仿真,通过仿真分析结果验证可展开桁架运动学理论分析的正确性。基于能量互等原理,对可展开桁架进行动力学分析,建立桁架连续梁等效模型,推导出等效梁模型的等效质量矩阵和等效刚度矩阵;基于无阻尼振动方程通过等效模型建立桁架参数与基频的影响关系,进行可展开桁架结构详细参数对基频的影响分析及结构参数的优选计算。基于优选结果完成可展开桁架机构的结构设计,给出可展开桁架的详细结构参数。搭建可展开桁架的原理样机,通过样机的展收试验验证可展开桁架原理样机的展开功能的可实现性及驱动布置方案的合理性;通过样机的静刚度实验及模态实验结果同理论计算结果对比验证等效模型的正确性。上述分析及实验为后期可展开桁架落地提供设计思路、理论及数据支持。