随着航天工程的不断探索,人们对搭载航天器的要求的逐步提升。现有的伸展臂结构的机械铰接增大了整体结构质量,且降低了折展可靠性,与之对比张拉整体式伸展臂结构具有质量轻,可折展性高、折展可靠性高等特点。本文对张拉整体式伸展臂结构的构型、参数化建模、驱动构件、柔性化方案、折展性能、力学性能及倾斜驱动等问题进行了分析,并结合试验样机进行理论与仿真验证。本文根据伸展臂高可靠性和轻量化的发展趋势,提出了一种张拉整体式伸展臂,完成了张拉整体单元的参数化建模,并通过力密度法得到了多层张拉结构的构型;求得了多层结构的节点矩阵、连接矩阵和构件矢量矩阵的参数化形式;选取了一种适合作为伸展臂的多层张拉整体参数,并以此进行后续研究。其次,以各构件的受力方式的不同对各构件进行系统分类。利用动力松弛法对结构进行了径向和轴向进行了受载分析,前者为了验证结构的径向稳定,后者为了探究构件对于轴向变形的灵敏度,以此选取驱动构件。接着提出了三种柔性化方案,并从三方面对三种方案综合考量。这三方面分别为:一、方案折展程度,反映了结构的折叠率;二、柔性化数量,反映了结构刚度;三、柔性件伸长,反映了折展的难易程度。根据以上三方面综合比较,选取合适的方案。最后应用了遗传算法对结构的预应力进行优化计算。随后,根据结构折叠状态和展开状态的几何关系推算n层各节点运动学方程。应用了 Adams对张拉整体式伸展臂进行运动学仿真验证,并得到几何参数和力学参数的相关变化规律。几何参数包括高度,最大外接圆,体积等;力学参数包括柔性构件的受力变化,并与前文理论相验证。探究了伸展臂的更多空间姿态,提出了三种伸展臂驱动方案,并通过分析比较,确定此伸展臂的最终驱动方案。最后,从构件材料选取、索构件长度、驱动系统等几个方面对试验样机进行了结构设计,并完成了样机的搭建。完成了驱动控制伸展臂的折叠与展开运动和倾斜运动,并记录展开试验和倾斜试验以及刚度试验的相关数据,做以分析。对此张拉整体伸展臂的驱动设计方案和运动学的正确性进行了验证。