卫星运动模拟器用于卫星飞行姿态的地面模拟与测试，与太阳模拟器一起构成KM6载人航天器空间环境试验设备的卫星太空运动模拟系统，对卫星的相关设计具有重要的指导和参考作用，为我国航天事业的顺利发展提供必要的保障。本文在满足各设计指标的前提下，完成了卫星运动模拟器的总体方案设计，具体对俯仰轴、支撑架和力矩平衡器进行了结构上的设计，使用有限元软件ANSYS对卫星运动模拟器进行了动力学分析，校核其动态特性是否符合设计使用要求。根据卫星运动模拟器的模态分析结果，得出支撑架对整体刚度有较大影响从而影响到模拟器的动态特性的结论，为了提高卫星运动模拟器的固有频率，对支撑架进行了优化设计。首先进行拓扑优化获得最佳设计方案，再进行参数优化得到了最佳设计尺寸。对比分析了零阶方法与一阶方法两种优化算法各自的特点。根据参数优化的结果重新对支撑架进行建模并对卫星运动模拟器进行模态分析，得出了优化后的各阶固有频率。对运动模拟器的各个工况进行了静力学分析以验证其静力学强度满足设计指标。对KM6隔振平台的三种典型工况进行了静强度校核，对其模态分析以校核动态特性。