空间遥感技术在民生、航测、国防等方面扮演着日益重要的角色。随着对空间遥感技术要求的提高,空间遥感相机光机系统的光学元件在位置精度、力学稳定性以及刚性位移设计等方面需要满足更高的要求。研究和设计更高精度、更轻量化和更稳定的空间遥感器已经成为当前航天工作中的重要任务。本文针对航天某科研院所的空间遥感器预研型号开展研究,设计难点是满足结构轻量前提下的主镜和次镜的面形精度要求。作为光学系统中的主要组成部分,主镜和次镜的面形精度和稳定性决定着成像精度与质量的高低;前镜筒和反射镜支架是主镜和次镜的支撑部分,是保证光学元件精度的核心部位;主承力板是光机结构的主要承力结构,它的稳定性合格与否也决定着整个结构的稳定性好坏。论文通过对材料参数属性和性能的研究,分别为主镜、次镜、主镜支架、次镜支架、前镜筒以及主承力板选择了合适的制备材料;通过数学建模及三维设计软件完成了光机构型的关键参数选择和结构组件的参数化建模与装配;在保障光机结构整体稳定性的前提下,通过数学建模和有限元分析,对主镜、次镜、次镜支架和前镜筒进行结构优化,实现轻量化目标;应用ANSYS Workbench软件对优化后的空间遥感相机光机结构进行静力学和动力学仿真,分别对主镜和次镜在重力作用和温度场中的面形精度进行分析计算和校核,并且通过对整机进行模态分析和过载分析以验证其工作稳定性和恶劣条件下的抗干扰能力。本文紧密结合大口径空间遥感器高分辨率的实际应用要求,通过研究其设计思想和理论,以平背式扇形多空背部结构主镜和蜂窝式次镜以及桁架式前镜筒等设计思路为主体,加之创新性反射镜支架设计,满足了空间遥感相机的体积小、重量轻、成像质量和分辨率高以及工作稳定性好的设计要求。论文成果为预研型号成功用于实际空间观测任务提供了设计依据,为相关的光机结构一体化设计提供了重要参考。