空间太阳能电站的建设是一项利国利民、价值极高的科技工程,建设具备百米级尺度、兆瓦级输出能力的空间电站,可为大型在轨航天器提供能源、为地面输送电力,全天候高效能发电。在轨组装和重复连接分离技术是大型空间电站建设的关键技术,更是各国航天领域的研究重点,至今已有大量研究成果。我国在该领域起步较晚,现阶段正处于高速发展的机遇时期,亟需技术突破来缩短与国际先进水平的差距。因此,本文面向空间太阳能电站建设和在轨组装技术,开展可重复桁架对接机构设计,研制桁架对接机构原理样机,开展一系列试验研究和数据采集验证。根据在轨桁架模块的设计指标与对接机构的性能需求,提出具备异体同构特征的“锁钩-框面”的对接方案。构建选用方案对接机构中关键组件的参数化模型,开展强度、刚度进行传动链内各零件关键尺寸参数设计与分析;构建操控机构初始位姿条件下的容差性能模型,开展定位和捕获的误差分析,在此基础上进行对接机构结构设计。针对桁架模块在轨工作过程中的接触碰撞情况,基于拉格朗日方程,建立对接机构关键组件的碰撞力学模型,开展误差位姿下碰撞迭代分析;以捕获锁紧组件为研究对象,研究其在不同位姿和对接速度下的碰撞冲击情况,建立接触动力学模型;以导向组件为研究对象,建立导向定位过程的动力学模型,开展保证捕获成功条件的研究。开展传感监测辅助弹性加载研究,研制桁架模块对接机构原理样机,搭建地面测试平台,开展实验规划,通过对比实验研究和验证“加载力-传感监测”的变量反演关系,并建立“力-电压”映射关系的数据库;研究不同预紧力下桁架模块拉伸、弯曲与扭转状态连接刚度特性,验证变刚度方案和刚度监测方法的可行性;在此基础上规划在轨组装与加载工作流程,提出变刚度控制策略。