在产品自动化装配过程中,转运技术将在很大程度上影响装配技术的自动化水平。为适应未来航天器智能化制造的发展趋势,同时解决国内现有的舱段转运过程中自动化程度低,工作效率差等缺陷,以国内现有工业AGV产品为基础,设计了一套应用于舱段柔性对接系统研制项目的转运装置,并对其关键部件进行了力学性能分析与结构优化设计。首先,阐述了研制舱段柔性对接系统转运装置的背景与意义,分析了转运技术及其他相关技术的国内外研究现状。并针对舱段柔性装配过程中对转运装置的零托举等功能需求,提出了驱动与托架一体式及驱动与托架分离式两种总体设计方案,并对比确定了驱动与托架分离式转运方案更具优越性。其次,以优选方案为基础,将转运装置的结构分为传送机构和AGV车载机构两部分进行详细化设计。在分别对两部分结构的工作空间、功能需求和性能指标进行分析的基础上,进行三维实体建模以及相关标准零部件的选型和校核。同时根据各部分的结构特点和受力情况,对连接伸缩杆、支撑架、万向球台等关键零部件进行了力学性能分析,验证各部分结构满足强度和刚度要求。最后,对车载机构支撑架的结构进行优化设计。建立了以质量最小化和最大变形最小化为多目标的车载机构支撑架结构优化数学模型,并借助有限元软件与遗传算法对支撑架依次进行结构拓扑优化和多目标尺寸优化。在满足支撑架结构设计要求的前提下,实现了结构的轻量化设计。通过完成以上工作,为转运装置的工程应用提供了理论和技术支持。