三轴带温箱位置速率转台台体结构采用U-U-T结构，即U形外框绕垂直轴旋转，U形中框绕水平轴旋转，T形内框绕中框轴垂直轴旋转，三轴转角范围连续无限。负载尺寸为：400mm×300mm×300mm（长×宽×高），要求温箱内容积为：600mm×600mm×600mm（长×宽×高）。它要求内、中、外轴系的回转精度±1″、±1.5″、±1″，两两轴垂直度±1″，动态特性(谐振频率大于100Hz)。　　由于其高精度、高动态指标等特点，因此在转台结构设计阶段要求达到高的动态特性指标。转台框架是转台结构中的关键元件，因而框架的设计与优化成为转台设计的关键技术之一。为了实现高的各框架轴系的一阶扭转频率和合理的框架质量分布，结合具体转台的结构设计，本论文提出了基于动态特性的设计与优化。　　本论文阐述了优化设计的发展过程和研究现状，概述了有限元理论、设计灵敏度分析理论、优化设计理论、拓扑优化理论。首先根据三轴带温箱位置速率转台结构及机械性能的要求，综合考虑材料、加工工艺、装配和干涉等问题，初步完成包括各框架在内的全部零部件的设计。在有限元理论的基础上，建立该转台各框架轴系的有限元模型，并利用有限元分析软件CATIA对其进行了静动态分析，利用随机方向探索法对各轴系进行优化并得到各框架轴系的扭转频率值。　　根据三轴带温箱位置速率转台振型情况和应力分析，发现各框架轴系存在着质量分布不合理的因素，为了消除或减少这些不合理因素，采用了拓扑优化方法，得到了满意的结果。　　拓扑优化是利用ANSYS的APDL宏程序进行，方法简便实用，其程序通用性好，对其它结构动态优化设计有一定的参考价值。　　最后对两台已生产转台的分析计算，将结果与测试结果对比，确认本分析方法是可信的，并将三轴带温箱位置速率转台转入生产阶段。