空间在轨服务技术包括对航天器进行在轨维修、模块更换、燃料加注等操作,对于有效地延长服务卫星在轨寿命、降低任务综合成本具有重要意义,而空间对接技术作为载人航天、航天器在轨服务等航天任务的关键技术之一,是未来我国以及美国、日本等航天大国竞相关注的研究焦点。重复连接分离机构作为空间对接技术的关键组成,国内外已有大量研究成果,而近十几年来,国外兴起了一种利用星间电磁力/力矩实现无燃料消耗、无羽流冲击、具有非接触控制能力的电磁对接机构并进行了在轨验证,国内在该领域仍处于起步阶段。因此,本文针对任务需求,拟研制一种利用电磁力/力矩捕获和分离,同时具备刚性锁定能力的重复连接分离机构,并对其电磁特性开展试验研究。根据任务需求,开展多方案对比,在机构满足重复连接分离的前提下,针对容差能力、缓冲类型、冲击大小及锁定性能等实际应用指标进一步分析,优选出丝杠传动-电磁铁方案,分别开展电磁吸附分离组件、刚性锁定组件和传动组件的详细设计;完成子星在一定位姿误差下的误差域分析和推导锁定力矩关于连杆长度、夹角的关系式;完成电机和减速器的选型。利用电流在磁场中受的力与磁感应强度B的关系推导电磁力/力矩模型;通过有限元软件对通电螺线管的铁芯材料、线圈内外径、布局排列、电流方向进行研究;建立动力学建模所需坐标系,对地磁场干扰力/力矩建模并分析其影响,基于经典矢量力学方法建立子星的相对位置动力学模型和姿态动力学模型。对整体机构进行模态分析、瞬态动力学分析和多体动力学仿真分析,分析其承受发射阶段和入轨阶段不同频率激励载荷的能力,分析电磁吸附分离组件校姿能力和刚性锁定组件的锁定能力;开展电磁吸附分离组件三自由度捕获分离试验,研究通电螺线管不同位姿偏差工况下捕获分离的特性。