随着航空航天领域的迅速发展,人们对于大型空间伸展臂的要求越来越高,传统的机械铰接连接方式增加了结构的重量及设计复杂性,而张拉整体结构以其质量轻、可展性好等特点受到了大家的关注。当前,对于张拉整体结构的轴向拼接方式,没有系统的总结与分析,也未对拼接方法形成统一的规范和理论,将张拉整体结构应用于伸展臂结构的设计也不完善,还处于探索和完善阶段。本文从张拉整体基本单元的轴向拼接方式、拼接单元的预紧力分析、参数化建模、展开方案和结构设计几个方面,对伸展臂的基本构型和预紧力进行分析,逐步完成一种新型张拉整体伸展臂的设计。首先,完成了三杆张拉整体单元基本构型的数学建模,对轴向拼接思路进行总结和归纳,通过两个单元内转角不同的3杆张拉整体单元的轴向拼接,获得了4种两层6杆张拉整体结构的构型,并确定了4种构型的拼接结构参数的取值范围。对于4种构型的内部空间进行分析,得出了最小半径与构型基本参数的关系。然后,通过SVD分解平衡矩阵获得结构预紧力的方法,分析单元内转角、单元间转角和重叠率对四种构型的构件预紧力分布的影响,得到4种构型的拼接结构参数的取值修正区间。并且通过对各构型的静力学分析,对负载和重力对构型的影响进行总结,得到各构型之间的力学性能差异。随后,选择可展性较好的构型1与构型3,由2层三杆拼接单元拓扑为多层多杆的张拉整体拼接结构,完成通用的构件矩阵以及连接矩阵,形成通用数学模型。对多杆多层的拼接结构进行预紧力分析,得到预紧力分布规律。最后,针对伸展臂设计的主要技术指标,对张拉整体伸展臂的展开方案进行分析和总结,选择出适宜的展开方案。通过对不同驱动方式的对比以及模型实验,确定了驱动方式和弹簧的部署。通过对折展过程中易干涉部位的节点位置分析,找到高径比及重叠率的修正范围。从索杆连接件、弹簧和索构件的部署以及驱动电机的选择几个方面,完成了伸展臂的整体机构设计。并且通过动力学仿真的方法,在一定程度上验证了伸展臂的合理性。