光电跟踪设备在天文观测、航空航海目标观测、激光通信等领域有着广泛的应用。对于动平台(如车载、舰载、机载以及星载等平台)上的光电跟踪设备,其机架结构会对动平台振动激励产生复杂的动力学响应,设备上的光学元件会随之产生光学失调,造成设备视轴抖动,降低光电跟踪设备性能。设备结构动力学特性决定了设备对平台振动激励的响应,直接影响设备的视轴抖动量,因此开展光电跟踪设备的结构动力学研究,可为光电设备在平台振动激励情况下的视轴抖动评估与预测提供坚实的理论基础。本文针对一种典型的光电跟踪设备——光电跟踪吊舱开展整机结构动力学分析与试验研究。光电跟踪吊舱由方位轴系、俯仰轴系、调焦机构等结构组成的回转运动机械,轴承等非线性结合部对整机结构动力学特性影响大。目前对光电跟踪设备的整机动力学分析中多采用实体结构或弹簧单元进行等效,虽然方法简单,但整机动力学仿真的准确性不足。本文采用六自由度刚度函数矩阵模型对光电跟踪吊舱轴承的动力学等效简化问题进行理论研究。该模型以赫兹理论为理论基础,通过集中参数法求解轴承载荷关于位移的多元微分式得来。本文对光电吊舱的各主要轴承结构,分别建立刚度函数矩阵模型并求解出刚度矩阵的数值解,并将其应用于整机有限元动力学模型中来进行动力学分析。为验证理论模型,对光电吊舱实物进行了锤击法模态测试,通过试验与仿真的对比,结果显示仿真结果与试验具有良好的契合度。在此基础上,对设备进行了锤击信号激励的瞬态动力学分析,分析了主、次镜镜面的面形变化,得出在该条件下主、次镜可以被视为刚体的结论,利用该结论对视轴抖动进行了初步的研究,分析了锤击激振时主、次镜的视轴抖动。本文主要工作如下:介绍了课题研究目的与意义,并对国内外研究现状进行了总结分析,对本文的研究对象——光电吊舱进行了简要描述,指出轴承等结合部的动力学等效处理是研究的重点。介绍光电跟踪设备整机动力学建模的相关理论基础。对主要的结合部(螺钉、螺栓与轴承)的等效方法进行了描述;对基于赫兹理论的刚度矩阵模型的前提条件与假设进行了描述;介绍了最小势能法在轴承转子(内环)广义位移求解中的应用。研究推导了光电跟踪吊舱的轴承结构的刚度函数矩阵。根据力平衡方程得出了轴承转子广义位移的刚度函数矩阵解析式,并利用最小势能法求解出在设备水平静置情况下各轴承转子的广义位移,从而得出各轴承刚度函数矩阵的数值解。建立光电吊舱的整机有限元动力学模型,将各轴承的刚度矩阵数值解应用于整机有限元模型中,并进行结构动力学的模态分析;同时对整机设备进行锤击法动力学模态试验对有限元模型进行对比验证。基于前章节的理论与仿真结果,对设备进行了基于模态叠加的整机瞬态动力学仿真,利用设备主、次镜面节点坐标与位移的时序变化数据,绘制了RMS值与PV值的时序变化图;基于主、次镜视轴抖动模型,进行了主、次镜光路失调导致的视轴抖动的相关分析,得出了时序下的靶面光点运动轨迹图。对本文的研究工作与创新点进行总结,并对下一步工作进行展望。