近年来,微小卫星发展迅速,不仅发射数量逐年递增,而且有效载荷也越来越大,其对能源的需求也逐渐加大。微小卫星的能源一般由太阳能帆板提供,早期的太阳能帆板相对卫星本体一般是固定不动的,随着卫星的发展,出现了太阳能帆板指向（驱动）机构。太阳能帆板指向机构可以使太阳能帆板法线与太阳光线重合,提高电源输出功率。现有的太阳能帆板指向机构一般只具有一个自由度,通过考核的具有两个自由度的太阳能帆板指向机构很少,而一个自由度的帆板指向机构不能适应复杂的工作模式,所以研究具有两个自由度的太阳能帆板指向机构具有十分重要的意义。本文根据耦合驱动的原理,设计了一种具有两个自由度的太阳能帆板指向机构,不仅可以使太阳能帆板适应复杂的工作模式,而且具有体积小、质量轻,驱动指数高的特点。本文针对两个自由度的太阳能帆板指向机构进行了研究,主要研究内容有:（1）本文根据指向机构的技术要求,采用耦合驱动原理,完成了太阳能帆板指向机构的总体结构设计,包括差速部件的结构设计、传动部件的结构设计、机械限位设计、关键零部件的结构设计等。通过对比分析齿轮传动和同步带传动两种方案的优缺点,最终选择了同步带传动设计方案。并对该指向机构进行了正运动学、逆运动学分析及动力学建模,又用ADAMS对其进行了运动仿真,验证其原理的可行性及电机选型的正确性。（2）用ANSYS对指向机构进行了一系列的分析,包括关键零部件的静力学分析、指向机构整体模态分析、谐响应分析、热结构耦合分析,为指向机构的设计提供了依据。（3）采用拓扑优化与响应而优化相结合的方法对指向机构进行了优化设计。先采用分析系统（Analysis Systems）中的形状优化（Shape Optimization）工具对本文的指向机构进行了拓扑优化,优化其形状。后利用ANSYS上的设计探索（Design Exploration）模块中的响应面优化法（Response Surface Optimization）,在静力学分析基础上进行尺寸优化,优化其尺寸。拓扑优化和响应面优化的结合,使本文的指向机构既能满足使用要求,又能达到质量最小。（4）分析了指向机构上同步带的多边形效应和偏心传动误差、齿轮的传动误差,并通过正交试验法,分析了影响指向精度的因素,得出影响指向精度的敏感因素,为提高指向机构的指向精度提供依据。（5）根据设计方案加工制作了原理样机,对原理样机进行了装配,并根据指向机构的控制方案,对指向机构进行了调试,实现了帆板指向机构俯仰轴的摆动和方位轴的旋转功能,验证了设计方案的合理性。