三自由度稳定平台是半实物仿真实验中常用的定位跟踪设备,在科学研究领域占据重要位置。稳定平台的定位精度受自身结构及动态特性影响,是其主要的性能指标。本文通过动力学软件分析了影响驱动转矩的主要原因,利用有限元软件对机械结构进行了静力学分析,在理论分析的基础上提出了降低功率的新结构。具体内容如下:首先,对稳定平台整体的机械结构进行设计,通过几种典型结构的对比,明确它们各自的特点,初步建立三维模型,按照机构之间的运动关系把轴系合并成部件,以轴系运动状态及重力作为驱动转矩的影响因子,赋予各轴系运动规律并进行动力学仿真,得出各轴系相应状态下的转矩曲线。排除重力因素的干扰,三轴系耦合运动中方位轴受影响最为显著,而横摇轴受影响最为微弱,认为增加功耗的主要因素是重力引起的偏心矩。其次,将原模型二次简化,去掉零件中对分析结果影响微弱的结构及部分非承载件,将轴承等标准件进行等效处理,设置零件间的接触关系,添加外载荷及约束后对转台整体结构进行静力学分析,得到极限位置处的应力、应变图,分析最大应力、变形是否在允许范围内。再次,加工样机,把负载质量等效后固定于稳定平台上,设置轴系运动参数,运行设备进行测试,将实验数据与仿真结果进行对比,分析仿真的有效性及误差产生的原因,总结提高仿真度经验,为今后大功率稳定平台的仿真设计提供参考。最后,为了有效降低驱动功率,在理论与实物研究的基础上提出了虚拟轴结构,理论依据是将运动轴系的质心与其旋转中心重合,理论上使重力引起的偏心矩减小为零。将虚拟轴转台仿真数据与传统转台实验结果进行对比,相关数据表明该结构可以利用自身特点有效的降低电机功率。