本文以现代设计理论为依据，利用有限元分析软件ANSYS对系统进行了结构有限元分析、结构优化设计。为近距离捕获地面实验系统进一步设计和实施奠定了基础。首先，对系统中的三自由度平动平台进行了结构优化设计和静动态特性计算。通过对初始设计方案的优化和分析，得到了三种可行设计方案的尺寸参数、变形、应力等静态和结构固有频率等动态结构性能，同时得到了横梁上横向导轨静力变形曲线，为导轨的反变形加工提供了依据。对比了三种方案的性能优缺点，选择了最优设计方案。其次，对系统中的三轴OOI转台进行机械结构的静动态特性计算。根据设计方案，建立有限元计算模型，对其进行静动态特性分析，得出总体自重变形、节点应力以及低阶固有频率和相应的振型等性能，为三轴OOI转台的详细设计提供了依据.最后，利用ANSYS的优化设计模块对三轴转台的结构尺寸进行了优化设计。