低温二轴转台是在冷舱中工作的精密位置控制设备，是完成红外探测器等空间光学元件的地面测试与校核实验的关键设备。低温转台与常温转台相比，在设计方法、零件选择和处理工艺等方面存在很大不同，而且，冷却过程伴随的温度下降和温度场不均匀会在转台内部产生较大的热变形和热应力。单独的静力学分析已不能满足要求，应该考虑冷舱环境对转台的热影响。因此，本文采用了有限元方法对低温转台进行了多物理场耦合热-结构分析。首先，本文建立了低温转台设计方案，包括整体结构方案、材料选择和低温设计方法；阐述了转台关键元件在低温环境下的性能特点、选择原则、设计或工艺处理方法等；分析了转台所处的热环境及与其相关的传热路径。然后，本文建立了低温二轴转台仿真模型，通过模拟法施加“面对面”辐射热载荷，得到了转台的温度变化曲线和温差变化曲线，并确定了转台满足工作条件的最早时间；分析了转台在最大温差时刻、初始工作时刻和仿真末时的温度场，对其中的变化进行了解释。其次，将冷却过程各个时刻的热分析结果导入热-结构耦合分析中作为初始条件，得到了转台在各个时刻的热变形、热应力及其分布，绘制了转台的最大变形曲线和最大应力曲线，分析了初始工作时刻的变形分布图和应力分布图及变形与转台精度之间的关系，并对转台的疲劳强度进行了校核。最后，建立了高发射率转台和低发射率转台两个对比模型，对两个模型在冷却过程的各项指标进行了对比分析，包括最高温度、最低温度、温差、初始工作时刻、温度场、热变形和热应力等，通过对比分析，阐述了增大发射率对提高转台的冷却效率的效用。