桁架式支撑机构广泛应用于平面可展开天线中，起着支撑天线面板，保证天线阵面精度的重要作用。因此，提高平面可展开天线支撑机构的刚度和热稳定性是研制高性能平面可展开天线的重要保证。本文以平面可展开天线支撑机构为研究对象，首先根据热弹性理论推导平面可展开天线支撑机构杆—铰链组件在稳态温度场下的热变形，并与有限元分析结果进行对比，验证有限元分析结果的准确性；在PRO/E里建立了支撑机构的几何模型，利用有限元分析软件和优化设计软件分别进行了热变形分析、热模态分析和热膨胀系数优化。针对支撑机构热变形分析与热模态分析的特点，分别建立了不同的有限元模型。本文所研究的平面可展开天线支撑机构具有接头数量多，形状复杂的特点，接头的热变形对整体变形的影响不可忽视，本文首先在支撑机构接头选择硬铝合金材料、杆组热膨胀系数取零情况下，分析支撑机构与天线面板连接处的最大热变形。分析结果表明，各杆组热膨胀系数取零并不能使该支撑机构热变形达到最小热变形要求，需对各支撑杆进行热膨胀系数的优化配置，以达到支撑机构与天线面板连接处热变形最小的目的。针对支撑机构模态分析中铰链刚度模拟的问题，本文首先推导出铰链的拉压刚度、主弯刚度以及轴向刚度与各模拟杆单元弹性模量的关系式，为铰链杆单元的弹性模量赋值提供理论依据。进而得到了较为准确的支撑机构固有频率。在模态分析同时，本文还分析了支撑机构固有频率随温度场变化的变化趋势，并对该趋势给出了合理的解释。平面天线支撑机构杆件数量多，结构复杂，支撑杆热膨胀系数优化过程中变量很多，容易不收敛。本文采用多目标优化软件ISIGHT调用有限元分析模型的办法，对杆件热膨胀系数进行热敏感度分析和优化。该优化值作为指导支撑机构复合材料杆热膨胀系数的铺层设计的依据。