空间天线展开臂是用于驱动卫星天线保证姿态稳定或对目标进行跟踪的关键部件。当天线展开臂在地面进行模拟太空中的展开运动时,由于地面重力的影响,需对展开臂组件的重力进行抵消掉,从而使得展开臂在地面做展开运动时处于零重力的状态。航天五院529厂在之前某个项目中研制的天线展开臂零重力工装在质量、刚度等方面有不完善的地方,所以设计一个质量轻刚度高的零重力工装,提供一个更加接近零重力的环境,使得展开臂在展开时更加接近在外太空的真实的展开状态,是目前急需解决的一个重要内容。首先对展开臂零重力试验装置进行方案设计,通过之前对国内外试验方法的调研,以及对展开臂零重力试验装置要实现的功能进行分析,设计了两种试验方案,两种方案分别从工装质量、适用方式等进行了分析比较,确定悬挂方式较适合本文的展开臂进行展开实验。然后确定展开臂实验装置的预期优化指标,并通过该优化指标提出该实验装置的整体设计要求。通过分析之前项目中经验法设计的摇臂支架结构,所吊装的展开臂组件质量基本相似,但摇臂支架质量较大,刚度较差;采用基结构法对摇臂支架结构进行重新设计,获得最佳的杆件分布状态;通过Solidworks建立摇臂支架三维模型;设计吊丝重力补偿机构主要包含水平微调机构、拉力传感器、力调节旋钮、弹簧、滑轮组和展开臂臂夹等。采用ANSYS workbench对摇臂支架进行静力学仿真分析,得出其在垂直方向上的位移和应力结果,并通过位移云图和应力云图找出摇臂支架中刚度较差的位置;通过响应面法对大臂摇臂支架中刚度较差的横梁进行结构和尺寸的进一步优化,得出最优的截面参数,并仿真计算该结构刚度是否得到加强;最后采用变密度法对摇臂支架结构传力路径不通过该杆件中的单元进行去除掉,达到轻量化设计的目的,满足实际生产的需要。