展开机构是指能收拢成较小形状，展开成较大预定外形的机构。随着航天技术的发展，航天器的尺寸越来越大，而运载火箭载荷舱尺寸有限，因此展开机构成为大尺寸航天器的最佳选择之一，大尺度、大折叠比、高刚度、轻量化已成为展开机构的发展趋势。传统展开机构以平面机构为基础单元，已不能满足发展需要。空间单闭环机构具有折叠比大、刚度高等优点，以空间单闭环机构作为基础单元是展开机构未来的发展方向。不同于平面机构，空间单闭环机构运动轨迹复杂，存在一些共性问题，如机构构型综合、机构单元间组网方法、机构网络结构参数设计、机构网络刚度强化等，这些因素阻碍了空间单闭环机构在展开机构上的应用。本文针对这些问题进行了相关研究。　　本文提出了综合空间单闭环机构的连杆叠加法：首先通过叠加基本单元参数相同的连杆，得到新的单闭环运动链，基于运动螺旋方程系具有几何不变性的特性，得到运动链的运动螺旋方程，从而求出新运动链的自由度，自由度为1的运动链即为空间单闭环机构。以Bennett机构为例，采用连杆叠加法，得到25种5R、6R的空间单闭环机构，并根据机构的运动螺旋方程，对机构的奇异状态进行了分析。随后对空间单闭环机构对称性和折展特性间的关系进行了分析，以对称性为目标，对综合得到的空间单闭环机构进行分析，得到7种具有对称特性的构型。同时，采用几何结构稳定的运动链，综合出具有一维伸展功能的卫星天线馈源展开机构。　　针对空间单闭环机构的特点，本文提出过渡单元法的空间单闭环机构组网方法，并基于螺旋理论，提出一种判断组网可行性的单闭环机构网络自由度分析方法。以空间单闭环机构作为基础单元，在机构间构造过渡单元，过渡单元与基础单元相比，除杆长成比例缩小外，其余参数一致。通过过渡单元协调基础单元间的运动，从而构造出大尺度模块化的展开机构网络。利用组网时单元间的关系，推导出机构网络的螺旋约束矩阵，采用线性列变换对约束矩阵进行化简，求得机构网络的自由度。以综合得到的6R-B-A、6R-B-D 机构和 6R Altmann 机构为基础单元，采用过渡单元法进行组网。然后，利用本文提出的单闭环机构网络自由度分析方法，对Altmann机构网络的自由度进行分析，并分析机构网络的奇异和折展性能。　　以 Bennett 机构替代构型为基础单元，本文提出一个折展性能良好的机构网络。首先分析 Bennett 机构替代构型和理论构型间的映射关系。然后，采用过渡单元法，在 Bennett 机构替代构型间构造过渡机构，从而构建出模块化的机构网络，并对机构网络形面进行分析。随后以柱面机构网络为研究对象，对机构网络中各单元的参数进行分析。根据组网过程，对机构网络自由度进行求解，进而分析机构网络中各单元参数与自由度间的关系。在此基础上，提出一个 Bennett 机构网络拟合抛物柱面外形展开天线的方法，并加工原理样机进行验证。原理样机的展开实验证明了拟合方法的可行性。　　在单层机构网络的基础上，本文提出一个双层机构网络构造方法。首先分析等边 Bennett 机构的运动，得出机构具有对角转动副轴线绕虚拟转动副旋转的特性。利用这个特性，将等边 Bennett 机构和平面对称四杆机构结合起来，构建一个复合机构，从而将 Bennett 机构的空间运动转化为直线运动。以此复合机构为层间立柱，在单层 Bennett 机构网络基础上，分别设计双层桁架机构网络和索网桁架复合双层机构网络。对索网桁架复合双层机构网络拟合具体形面的过程进行总结，并分析机构网络中连杆的面密度，结果证明本文提出的索网桁架复合双层网络提高了连杆利用效率。利用这种复合双层网络拟合一个偏馈抛物面外形的展开天线，分析天线的固有频率，并对索网层在天线刚度上的影响进行分析。仿真和实验结果证明双层网络提高了展开天线的刚度。