随着我国逐步进入空间站时代,在轨对航天器进行维护、集成逐渐成为解决空间科学研究的一种更集约、更便捷、更高效的技术手段。可在轨集成空间载荷,可通过宇航员或空间机器人在轨完成与卫星平台的集成。它不受运载限制,拥有稳定的微重力环境,可以完成许多在地面环境无法实现的任务,这是未来航天产业发展的一个很有前途的方向。不过相对于传统空间载荷研制过程增加了一个在轨操作的工况。在该工况下,伴随着低温、人机操作等一系列前所未有的问题。尤其是相对于光学载荷,热环境极端恶劣情况下光学系统容易产生像差,如何在不影响载荷成像质量的前提下,具有更好的力、热环境稳定性,将成为可在轨集成光学载荷支撑技术的主要研究方向。为解决可在轨集成光学载荷的支撑技术问题,本文设计了一种运动学支撑方案,并围绕该支撑方案的温度适应性以及定位精度等核心问题进行了深入研究。首先,分析并确定了该课题存在的主要技术难点,该类载荷既需要具有很高的环境适应性又需要极高的定位精度,同时还应兼具较好的在轨人机操作性。为了解决上述高适应性、高定位精度和高可操作性的矛盾,本文提出了一种可在轨集成光学载荷并联式支撑方法,采用静定的运动学支撑与锁紧机构结合的方法巧妙地解决了上述矛盾,对该机构进行了机构原理分析,环境适应性分析,为解决该类问题奠定了基础。其次,针对该支撑方案,研究了其温度适应性机理。结合支撑机构原理、支撑点布局、载荷与平台之间的温度差异对载荷定位精度的影响进行了理论分析,建立了温变运动学模型。结合该模型对其变形情况进行了分析计算,计算结果表明该装置可以有效释放温度变化带来的形变,实现对热应力的卸载。且载荷的定位精度随载荷与平台温度差变化具有确定的变化规律,该规律对完成支撑点布局设计、支撑结构材料选择、温控指标分配等都具有重要指导意义。接着,针对该支撑方法中运动副间隙及制造误差对载荷定位精度的影响机理进行分析。支撑结构的运动副间隙及制造误差是影响载荷定位精度的主要因素,本文将运动副间隙及制造误差等效为无质量连杆,将原本理论上静定的支撑机构等效为多自由度机构。通过对该等效机构的运动学分析,获得了各运动副间隙及制造误差对载荷定位精度的影响规律。在此基础上提出了各运动副误差分配方法。该研究有助于预测各运动副间隙值与可能产生的最大定位误差之间的关系,为合理分配各运动副间隙及制造误差提供了科学有效的依据。然后,对支撑机构受力敏感度进行分析。考虑到载荷在地面研制状态与在轨应用状态受力情况存在较大差异,研究了加载不确定性对运动副定位精度的影响规律。本文采用赫兹理论方法完成了运动副接触界面物理模型的建立,采用拉格朗日法建立了系统动力学方程,通过该方程建立了外加载荷与定位精度的关系,推导出支撑机构柔性灵敏度与其材料参数、结构参数的关系。该理论对合理选用设计参数及优化支撑结构设计具有显著的指导意义。最后,完成了原理样机的生产,搭建了试验平台,对运动副间隙、温度的影响规划了试验方案,结合分析计算对支撑机构的适应性及定位精度进行了试验验证。试验结果表明由运动副间隙带来的重复定位精度优于0.02mm;温度变化带来的变形规律与分析值较为接近。证明了本文提出的设计方案合理,分析方法比较准确,可以有效的指导此类支撑结构的设计工作。