姿态模拟器作为制导系统研制的关键设备，主要用来模拟导弹等飞行器的运动姿态，从而对系统的性能进行分析和完善。由于其研制成本相对较低，可以重复测试，有效提高了飞行器的研制效率，并且随着姿态模拟器研制水平的不断提高，测试和仿真效果越来越接近实际情况，因此得到了航空航天等国防领域的普遍重视。随着制导系统精度、快速性等性能要求的不断提高，对姿态模拟器提出了更高的静、动态指标要求，并且由于姿态模拟器在国防领域的重要性，美国等发达国家对我国进行严格的技术封锁，因此研发关键零部件和研制高性能姿态模拟器具有极为重要的意义。姿态模拟器设计主要包括结构设计和控制系统设计，本文根据用户提出的技术指标，主要对三轴姿态模拟器进行结构设计，具体研究内容如下：首先，在满足技术指标要求下，确定三轴姿态模拟器总体设计方案，分别对各个轴系进行设计，并应用AutoCAD和Pro/E软件绘制三轴姿态模拟器二维图和三维图。其次，利用ANSYS有限元分析软件建立三轴姿态模拟器有限元模型，对其进行静力学和模态特性分析，并通过处理分析结果，验证最大应力、最大变形、模态频率等指标是否满足要求。然后，结合使用BP神经网络和正交表，对三轴姿态模拟器外框架进行结构参数优化设计，使其固有频率在满足系统要求的情况下，质量和转动惯量最小。最后，对三轴姿态模拟器进行机械精度特性分析研究，通过不断地检测调整，使三个轴系的垂直度、相交度满足技术指标要求。