主反射镜是大口径望远系统的关键部件之一,主镜结构及其支撑系统是面形精度的决定因素。结合某系统的1m主反射镜及其支撑系统的设计任务,本文主要完成了以下4个方面的工作:1、为探索单独使用中心支撑可能实现的最大口径,选择扇形轻量化孔的锥形SiC反射镜为代表,用单因素试验分析得到各个结构参数的灵敏度和变化趋势,得到中心支撑可能实现的最大口径小于800mm,因此排除1m主镜单独使用中心支撑的可能性。2、为实现1m主镜支撑系统的优化设计,首先对支撑系统的结构和组成原理进行分析,用约束和加载来模拟支撑作用,建立了APDL参数化的主镜有限元模型,求出4种支撑方案各自的最佳位置;根据4种方案效果的对比,确定最佳支撑方式是3个支撑孔和3个侧支撑垫的组合形式。3、为实现镜体结构的轻量化设计,用均匀化方法和渐进结构优化方法对反射镜进行拓扑优化。根据不同约束和加载的材料分布,提取共同的材料去除模式;改进现有的侧边轻量化方法,提出了一种侧边阶梯孔交替分布的轻量化方法,减重比优于20%,比原方案更适合多点支撑的结构要求。4、为实现轴向支撑准确快速的优化设计,提出基于代理模型的轴向支撑优化方法。首先建立轴向支撑基于神经网络模型的代理模型,并对所得模型进行检验和精度分析。用两个例子证明了本方法的有效性。综合上述建模和优化过程,设计制作了基于Matlab的轴向支撑优化工具箱。