随着航天领域方面的快速发展以及对太空探索未知领域的逐步深入,可重复使用轨道飞行器已经成为国内外重点研究对象。本文针对舱门展收机构总体结构设计和结构布局优化问题,研究舱门展收机构的设计、材料选取及构型选择,展收机构参数优化,舱门加强筋及锁紧点结构布局优化,舱门展收机构刚柔耦合动力学分析,主要研究内容如下:首先,针对轨道飞行器舱门展收机构总体方案和总体设计问题,在满足相关指标要求和设计原则下,完成对舱门展收机构总体结构设计和材料的选择。针对展收机构的构型选择问题,本文基于层次分析法对构型方案进行二级模糊综合评判,优选出最佳构型方案。在确定展收机构设计方案后,基于机构运动原理分析,建立舱门展收机构参数化模型,在满足杆长和传动角约束条件下,以舱门转动角度为优化目标,得到最佳结构参数。其次,针对舱门加强筋和锁紧点的结构布局优化问题,提出了一种基于MATLAB和ANSYS联合仿真优化的方法,解决了布局离散变量和位置连续变量相互耦合而导致优化效果不理想的问题。利用ANSYS参数化语言创建含参数化简化有限元模型命令流文本,以MATLAB编写的遗传算法为主程序调用ANSYS求解并输出结果至文本,以文本为数据接口实现数据传递,实现优化程序自动化。在此优化方法下,针对结构布局设计特点,以布局个数和位置为设计变量,在满足基频和形变的约束条件下,对质量最小或个数最少为目标进行优化设计。研究结果证明,该优化方法适用性良好,具有一定的参考价值。然后,针对舱门展收机构展开过程中刚体受力无形变而导致铰链载荷分布不均问题,采用了基于模态中性文件实现对刚体柔性化的方法。以此方法将铰链进行柔性化处理,在确保模态中性文件信息正确性的前提下,建立刚柔耦合虚拟样机模型,仿真分析铰链载荷分布情况,同时提取驱动力矩曲线,为实验器材的选取提供参考。结果表明,刚柔耦合结构下的铰链载荷分布均匀,特殊位置下铰链所受载荷大小与理论计算值一致。最后,搭建舱门展收机构测量试验台,将试验数据与仿真数据作对比分析,结果表明,二者数据在趋势及量级方面都具有良好的一致性,验证了结构设计参数符合技术要求及仿真模型的正确性。