卫星红外透镜系统研制过程中需要满足常温高精度装调、低温高稳定性支撑及高质量成像要求,并且透镜组件部分不允许实施低温化处理,因此需要透镜支撑装置卸载透镜组件之间由温度变化产生的应力。本课题研究的柔性卸载结构是透镜支撑装置重要组成元件,不仅用于卸载镜框主体与外部支撑之间的应力,还可以消除固定镜框时产生的安装应力,对提高透镜面形精度起到了重要作用。为此,本文针对柔性支撑结构开展以下研究。首先,根据柔性卸载结构的工作原理及设计要求,拟定设计两种轮辐式构型方案,方案一的柔性环节为四部分同心扇形“几”字型板簧以中心对称形式分布构成,方案二的柔性环节为两部分同心扇形“工”字型板簧以中心对称形式分布构成。并以伪刚体模型法为基础,根据两种结构柔性环节的串并联关系分别进行刚度计算,确定出柔性卸载结构的关键尺寸参数。方案一柔性环节最佳尺寸范围为板簧厚度t=0.5mm,板簧弯曲半径12mm≤R₁≤13mm,方案二柔性环节最佳尺寸范围为板簧厚度t=0.4mm,板簧弯曲半径R₁≥11mm。其次,两种柔性卸载及结构方案有限元分析对比,结果发现,两种方案尺寸参数相同时,方案一的刚度优于方案二,且方案一柔性卸载结构径向各方向刚度更高,符合设计要求。针对方案一作了不同参数下的仿真分析,进一步确定柔性卸载结构的最佳尺寸参数为R₁=12.5mm、t=0.5mm,对最佳参数下的仿真刚度值与计算值进行对比,偏差在2%以内,表明了该尺寸的柔性卸载结构达到了设计指标。最后,搭建刚度测试平台,对最优方案一柔性卸载结构进行了加工测试。通过对工件进行分析,柔性卸载结构发生最大变形时产生的力达85N,且八个方向测试结果表明,其径向任意方向刚度最大偏差11.8%,柔性卸载结构各向刚度测试值与仿真值偏差均在5%以内。