随着人类对外太空的探索,地球同步轨道已经被大量太空碎片占据,这些碎片对在轨设备构成了重大威胁,为了应对此威胁,空间碎片主动移除技术应运而生,尤其是大型空间碎片,其被捕获移除的需求最为迫切。但大型空间碎片运动复杂,残余动能较大不易控制,难以直接捕获。消旋技术可以消耗碎片的残余动能,减小移除过程中的冲击,从而提高大型空间碎片的捕获成功率。本文首先对面向大型空间碎片捕获的消旋进行了分析。本文中的空间碎片为某一类失效卫星,对其运动状态进行分析,根据其动能集中情况,将运动分为单轴运动和三轴运动;与运动情况相对应进行消旋,分别对碎片进行单轴消旋或三轴消旋,建立了对应的动力学方程;分析了消旋中的消旋力矩,选取了消旋力矩的形式,分析了预期消旋时间,并分析了三轴消旋中消旋力矩的空间布局。然后根据技术指标完成了消旋机构的设计。设计了三个耗能器串联构成的消旋机构;重点耗能器进行设计,耗能器中摩擦副作为工作部件,对摩擦副受力情况进行分析,摩擦副受到预加力和作用力;在完成耗能器设计后,根据消旋力矩的空间布局确定耗能器位置关系,根据运动空间优化耗能器空间位置参数,在耗能器间添加连接件,并对连接件进行强度校核。对消旋过程进行动力学仿真,分析消旋机构对机械臂的反馈力。在Adams中搭建仿真平台,对不同初始角速度和受力情况下的碎片进行消旋仿真,对摩擦副受力情况和目标初始角速度与对机械臂反馈力的关系进行分析,利用神经网络对此关系进行拟合,根据机械臂可承受反馈力范围,调节摩擦副受到预加力,保证对不同初始角速度下的目标,反馈力在可承受范围内。最后进行了地面消旋实验。搭建了地面单轴实验平台,对摩擦副的动,静摩擦特性进行测试,对摩擦副受力与摩擦转矩关系进行拟合,并进行论文单轴消旋实验,并利用单轴消旋实验数据对三轴消旋仿真进行修正。在目标质心坐标系三轴上同时施加消旋力矩,能够消除目标残余动能;对于大型空间碎片,消旋机构能够减小捕获过程中的反馈力,扩大主动移除目标动能范围。