变焦光学系统和投影光学系统的发展日趋成熟,变焦光学系统可以实现视场的切换,景物大小的模拟,投影光学系统可以提供平行光束。将这两种光学系统结合,可以实现对目标的距离变化的实时模拟。本文针对一套红外波段可实现精确变焦的大口径变焦投影光学系统进行了结构设计。在对其相关参数分析的基础上,确定了变焦系统和投影系统的结构型式。主要针对变焦系统的前固定组、变倍组、补偿组和后固定组结构进行了具体设计,对电机和齿轮进行了选择;针对采用倒置卡氏系统的投影系统的支撑方式进行了设计与分析;将变焦系统与投影系统对接整合,设计出了大口径变焦投影系统的整体结构;对子系统的装调方法进行了分析。根据系统工作环境温度要求,对光机结构材料进行了具体的分析与选择,对光机结构与光学元件的配合公差进行了分析,对整体光机结构进行了有限元温度分析。将极限温度分别在0℃和40℃大口径变焦投影系统结构变形量的计算结果迭代入光学系统模型中,结果表明系统可以正常工作于要求温度环境下,得到了合理的大口径变焦投影系统结构。