地球空间环境中存在大量的空间碎片，对航天器的正常运行、人类空间探索造成了严重的影响。因此采用合理的方式对碎片进行清除，创造良好的空间环境，已成为目前本学科领域急需解决的问题之一。本文借助计算机辅助设计与计算机辅助分析的思想和手段，根据相应的清除目标，设计了空间碎片清除方案，并对其进行结构设计、碰撞力学分析以及降轨动力学分析，完成了以下研究:　　第一，制定了捕网捕获、气囊降轨的空间碎片清除方案，设计了“捕网Ⅰ型”和“捕网Ⅱ型”两种空间碎片清除器，利用CAD软件UG对碎片清除器进行结构设计，建立了三维模型，并对两种方案进行了对比分析。叙述了碎片清除器的工作过程，保证功能的顺利实现，并对其中的关键机构进行了详细设计和分析，保证了碎片清除器的顺利工作。　　第二，以“捕网Ⅰ型”空间碎片清除器为例，对捕网进行设计和分析，首先对碎片捕网的碰撞过程进行理论分析和计算，根据理论分析的结果，利用CAE软件Patran/Dytran对碎片捕网碰撞过程进行仿真分析，对捕网的材料、网绳线径、网面形状等设计参数进行了优化，得到了优化后的捕网设计方案，并对其可行性进行了分析和检验。　　第三，根据轨道摄动原理对碎片降轨过程进行了初步的理论分析，利用轨道分析软件STK对碎片降轨过程进行仿真分析，首先对自由状态下的碎片降轨过程进行仿真分析，得到了碎片降轨时间与轨道高度的拟合曲线，计算出自由状态碎片降至100km轨道高度的时间。然后分析了碰撞过程和气囊减速过程对碎片降轨时间的影响，得到了碰撞前相对速度、气囊直径、碎片质量等参数对降轨时间的影响规律。　　本文的创新点为:　　1.结合了捕捉法和气动阻力法两种碎片清除方式，设计了新型的“捕网型”碎片清除器，并对其中的上网机构、捕网、储箱等部件进行了详细地设计，具有结构简单、可靠性高、减速时间短等优点。　　2.对碎片捕网的碰撞过程进行了动力学仿真分析，探讨了捕网线径、网面厚度、节点失效力等设计参数对碰撞过程的影响，综合考虑方案成本与可行性，得到了捕网的最佳设计方案。　　3.根据轨道摄动理论，利用STK软件分析了碰撞过程对减速过程的影响，得到了碰撞前相对速度、碎片质量、气囊直径等参数对碎片减速时间的影响规律。