随着航天科技的发展，空间可展开机构应运而生，其中空间可展开支撑臂研究最早，应用最为广泛。空间可展开支撑臂作为一维线性体系，在太空探索任务中主要用来支撑太阳能展开帆板、太空望远镜等有效载荷。随着空间任务需求的多样化，对支撑臂比刚度、比强度，可靠性的要求日益增高。空间支撑臂能否在空间顺利展开，并保证足够的刚度成为关系负载能否正常工作的关键因素。本文研究一种三棱柱单元构架式可展开支撑臂，该支撑臂具有高刚度、高强度、大折叠比等特点。其单元为三棱柱桁架结构，通过棱边的向内折叠实现桁架单元的折叠。针对折叠臂展开锁紧，本文提出了锥销锁紧方案，该锁紧过程简单可靠且能够顺利解锁。对单元构架式支撑臂的驱动结构、总体结构进行了详细设计。建立不同刚度的力学模型并分析结构参数对支撑臂刚度的影响，给出三棱柱单元构架式可展开支撑臂各节点的受力形式。同时运用有限元法分析折叠臂各方向刚度，并将其特性输入到整个支撑臂桁架中进行静力学分析。此外，对比分析拉索对支撑臂桁架刚度的影响。建立了运动学及动力学模型，详细论述了支撑臂的运动学和动力学特性。利用几何法推导出支撑臂任一点的运动规律，并对比分析了不同运动输入形式下支撑臂的运动特性。针对支撑臂展开过程，求解出不同运动输入形式下驱动力矩的变化规律。支撑臂完全展开后为一静定桁架，利用有限元法对支撑臂进行模态分析，求出支撑臂各阶固有频率及其振型。研制了支撑臂原理样机，对支撑臂折展功能进行了试验验证。此外，分别对支撑臂进行静载、动力学试验分析。进一步验证支撑臂的折展特性以及理论分析的正确性。试验发现，该三棱柱单元构架式可展开支撑臂具有高压缩刚度、高弯曲刚度、高可靠性等特点。