二维星载天线指向机构是卫星系统中用于实现对地面目标瞄准、定位和追踪等功能的执行部件。当卫星平台在轨运动时,指向机构两个方向的联合运动使卫星通讯天线能够始终保持对地面基站的精准指向,从而完成卫星系统与地面基站之间的信息传递。同时,指向机构在运动过程中与卫星平台之间会存在相互影响,一方面指向机构的运动会对卫星姿态产生干扰,甚至倾覆卫星;另一方面,卫星的姿态扰动也会对指向机构的指向产生偏差。本文旨在设计两种新型的通讯卫星天线指向机构:大型抛物面天线指向机构和小型喇叭天线指向机构。并依据力学仿真分析结果对两种机构的设计进行优化改进,确保设计的经济型、合理性与可靠性;其次,基于卫星姿态动力学方程和ADAMS仿真软件分析指向机构运动对卫星姿态的影响;最后完成实物的研制并进行一系列地面验证试验。本文主要从以下4个方面进行研究:(1)根据设计要求,充分考虑太空环境的限制,提出两种机构关键部件的设计方案,包括驱动单元、减速单元、角度检测单元和支撑单元等,并利用三维软件完成整个指向机构的设计。(2)通过HyperMesh软件建立机构的有限元模型,完成指向机构的力学仿真分析,包括静力学分析、模态分析、谐响应分析和随机振动分析,验证机构满足设计要求,并通过仿真结果对结构进行改进优化,确定最终的设计方案。(3)建立卫星系统的姿态动力学方程,完成卫星系统的动力学耦合分析,并通过ADAMS软件仿真分析指向机构运动时对卫星姿态角的影响。(4)基于前面的研究,完成小型指向机构实物的研制,设计地面验证试验,组装转台机构,搭建实验平台,模拟太空环境并完成指向机构的力学实验、寿命试验和冷焊试验,验证机构能够抵抗太空恶劣环境并满足寿命设计要求。