月球车桅杆机构是月球车导航系统的重要组成部分，用来承载全景相机、导航相机、热红外成像仪等有效载荷，为这些相机提供足够视野。本文对可重复展开月球车桅杆机构的结构设计、运动学和动力学以及模态进行了分析研究。在对国内外行星车桅杆机构研究的基础上，提出几种方案，通过比较选择了一种最优方案。根据最优方案进行了桅杆机构结构设计，设计出可重复展开三自由度月球车桅杆机构。所设计的桅杆机构具有可重复展开功能，质量小、功耗低、结构简单、转动灵活，满足了相机的取景要求，并方便地安装于月球车上。针对所设计的月球车桅杆机构，建立运动学数学模型，分析得到桅杆机构运动学方程，对方程进行了正逆求解，获得了桅杆机构在展开过程中的运动曲线，为桅杆机构控制以及动力学分析奠定了基础。对所设计的桅杆机构进行动力学建模，得到桅杆机构动力学方程，求解得到桅杆机构展开时各关节力矩变化曲线，并通过ADAMS软件进行了动力学仿真，验证了理论分析的结果。建立了桅杆机构的有限元模型，运用MSC.Nastran软件进行了模态分析，获得桅杆机构固有频率及振型。通过对各阶频率及振型分析，指出了结构设计中的不足，并提出改进方案。对所加工的桅杆机构实体进行振动实验，验证了有限元分析的结果。这些为今后桅杆机构的进一步改进及实际应用奠定了基础。