为了实现人类走向外太空的目标,学者们设计了多种形式的载人舱段。桁架铰接式舱段具备结构质量轻、折展比大、展开可靠、工程实施简单等优点。本文对桁架式可展开舱段的构型、展开方案、力学性能、动力学特性等问题进行了设计与分析,并通过研制可展开舱段系统的缩比样机模型,验证了理论的可行性。本文首先在多种空间折展机构中,依据折展机构的展开刚度、折展比、稳定性、精度等方面的特性进行对比,选择了铰接桁架式机构。提出几种基本展开单元的构型,在基本展开单元的基础上建立几种不同截面的可展开舱段系统方案,并且提出可展开舱段系统的驱动方案,整个舱段系统具有耦合性,整体展开很难实现,分别提出可展开舱段系统的轴向驱动方案和径向驱动方案。其次,为简化舱段系统的分析,建立桁架式伸展机构的等效连续梁模型,并完成等效刚度及等效质量参数的推导。结合等效连续梁模型建立可展开舱段系统的等效分析模型,并且推导出可展开舱段系统的轴向拉伸刚度、弯曲刚度和扭转刚度等力学参数。通过仿真软件对舱段系统的静力学特性进行仿真,验证理论的正确性。再次,对舱段系统进行优化,分析可展开舱段系统的动力学特性。首先结合杆件的失稳条件,分析得到斜拉索施加预紧力的范围。在有限元软件Abaqus中建立有限元模型,通过改变杆件和斜拉索的几何参数和材料等变量,分析对可展开舱段系统固有频率的影响因素。为能够直观的比较各个参数对可展开舱段系统的各阶固有频率的影响,定义可展开舱段系统的各个参数对整个舱段系统结构固有频率的灵敏度并完成计算,通过计算结果分析各个参数的影响程度。最后,对可展开舱段系统进行详细结构设计,并且完成可展开舱段的缩比样机。由于整个舱段系统结构数量繁多,难以将整个舱段系统的缩比样机搭建出来,本文将搭建四分之一环样机和一个由三个基本单元组成的伸展机构样机。舱段系统的展开方式是分步进行的,轴向展开为一维的伸展运动,因此主要通过缩比样机验证径向展开实验。