随着空间折展机构在航空航天、土木工程、日常生活中的广泛应用,对于设计性能优良的空间折展机构的需求愈来愈迫切。空间折展机构相对于平面折展机构拥有更大的折展比,折展空间更大,折展更加灵活,仿生机构设计方法的不断发展也为设计空间折展机构提供了一个崭新的思路。本文依据仿生机构设计原理,以合瓣高脚蝶形花冠的迎春花的开放过程为概念设计灵感,设计了一种空间折展机构,并对该种折展机构进行了理论分析和应用研究。首先对合瓣高脚蝶形花冠的迎春花开放过程中的展开过程进行提取,设计出一种能够实现折展功能的仿生折展机构;根据花瓣开放展开形态,并根据机构学概念,提出一种仿花瓣折展机构设计概念模型,通过机构构件运动副数目方程组和基于图论运用胚图法完成对七杆以下平面闭环机构的构型综合,并从中优选可用机构构型作为仿花瓣折展机构单元,对折展单元机构进行几何设计使其具备折展功能;以展开面积最大为目标函数,对折展单元机构进行了尺度优化设计,使其具备更好的折展性能,并完成对于空间折展机构部分功能构件的设计和三维建模。其次,建立折展单元的局部坐标系,运用闭环矢量法建立折展单元位置正逆解、速度正逆解和加速度正逆解的数学模型;建立整体坐标系,利用坐标变换矩阵完成对空间折展机构的整体运动学分析;并根据理论分析的结果进行仿真分析,验证理论分析所建立数学模型的准确性,为后续的展开空间分析和展开位置精度分析提供理论依据。再次,对于仿真过程中出现的奇异性问题进行分析,通过雅克比矩阵求解得到机构的奇异位置,引出滑块存在的必要性和滑槽限位装置的设计,使奇异性问题得到解决;运用体积微分的思想,将折展空间划分为体积微元,并运用数值方法求解其折展空间。最后,建立基于运动学考虑杆长误差、输入误差和铰链间隙因素的空间折展机构展开位置精度数学分析模型,对理论分析结果进行数值仿真分析;并对本文所设计空间折展机构应用的工程领域进行了研究。