太阳能储量无限、清洁无污染、安全可靠，是未来最理想的能源。聚光光伏发电技术具有较高的转换效率和较大的成本下降空间，成为太阳能应用中的新亮点。菲涅尔透镜在大孔径的光学系统中能够发挥非常好的聚光效果，被广泛应用于太阳能集光器之中。传统的菲涅尔透镜聚光分布均匀性差，转换效率降低，使用寿命缩短，传统小直径的菲涅尔透镜已不能满足较高的应用要求，限制了聚光光伏系统的进一步发展。本文对大直径菲涅尔透镜设计、模具加工、机床结构优化进行了系统的研究。　　首先，基于不同标准对菲涅尔透镜其分类，根据光学折射原理，对菲涅尔透镜设计方法进行研究。介绍了菲涅尔透镜基本原理，推导出了菲涅尔透镜的楞高度角以及楞高的计算方法，并给出弧形基面与平面菲涅尔透镜的一般设计公式。基于设计公式，对直径500mm的菲涅尔透镜进行实例设计。阐述了菲涅尔透镜质量评价标准，介绍了菲涅尔透镜模具检测方法。　　其次，基于有限元仿真软件ABAQUS和模态实验方法对大直径菲涅尔透镜模具切削过程加工机理进行分析。介绍了菲涅尔透镜模具加工原理，结合材料本构关系、材料失效准则等，建立正交切削二维模型，得到仿真切屑，与模态实验得到的切屑进行对比，验证了仿真切削模型的可行性。研究了切削速度、进给速度对切屑形成过程的影响规律。　　最后，基于ANSYS Workbeach软件，对大直径菲涅尔透镜模具加工机床关键零部件及机床整体进行静动态分析。通过静态分析得到了大直径菲涅透镜模具加工机床关键部件和整机的薄弱环节，通过强度理论计算得出其强度满足要求;通过模态分析方法得到了机床关键部件与整机前六阶的模态振型，分析了以上结构的模态频率及振型之间的关系，对机床的性能进行评估，为机床的结构优化设计提供参考依据。