随着空间科学技术的迅猛发展,空间大口径光学相机在深空探测、对地观测等方面发挥着重要作用。分块式可展开光学主镜是目前大口径光学相机的发展趋势,是突破相机大口径难题的有效技术途径。本文提出一种新型空间大口径光学主镜可展开机构,光学主镜为环扇形分块式,并由三个可折展三棱柱支撑臂支撑。对光学主镜可展开机构进行详细的结构设计,对光学主镜可展开单元进行运动学、动力学分析,研制出光学主镜可展开机构的原理样机并进行试验与测试分析,验证可展开机构的展开性能。提出一种由三棱柱可折展桁架式支撑臂和环扇形分块式可展开光学主镜构成的空间大口径光学主镜可展开机构。进行分块式大口径光学主镜的结构设计,包括主镜分块数量的优选、主镜连接锁紧铰链的设计、主镜联动装置的设计。设计可重复折展的支撑臂,并对其折展、锁紧原理进行分析。将主镜可展开单元抽象为空间可展开7R机构,采用空间几何的方法分析主镜可展单元各边角的关系,采用改进型D-H法建立机构的CFD-H坐标系,进一步得到主镜可展单元机构的坐标转换矩阵。通过坐标转换矩阵可得到主镜可展单元任意点相对于基坐标的轨迹、速度及加速度曲线。同时,在ADAMS软件中建立空间7R机构的运动学模型,运动学分析结果与CFD-H计算结果一致,说明所采用的改进型D-H法分析主镜可展单元的运动学特性是可行的。在运动学分析的基础上,推导得出主镜可展单元的拉格朗日函数,计算可展单元匀速展开时所需的力矩,并通过仿真验证理论计算的正确性。建立主镜连接铰链的动力学模型,验证所设计铰链展开锁紧的可靠性,进一步建立整个主镜可展开机构的动力学模型,分析考虑回转关节摩擦阻尼及杆件柔性时,主镜可展机构的展开动力学特性。研制光学主镜可展开机构的原理样机,对整个样机进行展开功能验证试验,验证主镜及支撑臂的展开性能。对支撑臂进行静刚度试验、重复展开精度试验及模态测试;对光学主镜进行展开型面精度试验、模态测试;试验结果与仿真一致。这些将对空间大口径光学系统可展开机构的设计提供思路及数据支持。