伸杆是应用于航天器上重要的可展机构之一。它有两种稳定的状态:压紧收拢状态与完全展开状态。收拢时,体积较小,便于储存和运输;工作时,完全展开,满足功能需求。展开过程中,伸杆为几何可变体系,是机构;在完全展开后,伸杆为几何不变体系,是结构,可承受一定载荷。首先,本文通过对空间伸展机构的研究现状及应用进行充分调研,对比不同类型、不同功能的支撑机构,分析其优缺点后,确定以折叠式伸杆机构作为研究对象。对伸杆机构进行详细设计,相邻两杆间由回转铰链连接。铰链锁定选用结构简单、锁定刚度高的注销-锁槽锁定方式;铰链驱动选用安装方便、到位冲击小的恒力矩弹簧。并针对伸杆在卫星上的布局进行压紧释放机构设计。此外,为避免展开过程中出现构件间干涉、碰撞的情况,根据伸杆结构特点提出两种展开方案:一种为力矩控制同步展开,另一种为触发机构控制顺序展开。其次,对伸杆机构的两种展开方案进行动力学分析。建立动力学方程,应用MATLAB数值求解,并与ADAMS仿真结果对比,从而确定展开过程;对展开后结构进行模态分析,分析杆的壁厚、外径与铰链材料对伸杆频率的影响;通过有限元方法推导出铰链与杆刚度的比值与伸杆系统基频的关系。再次,将铰链及伸杆整体模型导入ANSYS Workbench中进行刚度分析,得到铰链刚度与伸杆刚度,并对影响系统刚度的主要因素进行分析、对比。考虑到空间温度变化可能导致构件变形,从而影响伸杆展开后的定位精度,对伸杆结构进行简单的热分析,计算伸杆在恒定温度场下的热变形,并通过ANSYS进行仿真验证。最后,根据上述方案设计,对空间折叠杆式伸杆机构进行原理样机以及试验工装的研制,并对伸杆样机进行实验测试。测试的项目包括:功能性展开实验、展开到位后冲击测试、铰链锁定后伸杆刚度测试以及基频测试。本文设计的轻质、高刚度伸杆机构,其铰链设计与展开方式的设计均可为其他类型伸展机构提供一定的参考。