月球探测对人类具有重大的意义，月球探测器轨道设计是月球探测工程的先导。本文建立了月球探测器的地月转移轨道与返回轨道的数学模型，得到了轨道的解析表达式，然后通过数值仿真对轨道的特性进行了分析并给出了具体的设计算例。 首先讲述了地月空间的基本情况。描述了月球的基本特征，作为月球引力范围表征的月球影响球定义方式，以及月球在地月空间中的运动规律，对文中要用到的坐标系进行选取并给出各坐标系间的转换关系。 然后选取轨道初始参数，建立了白道坐标系中地月转移轨道的数学模型，并在地球和月球附近分别将其转换至地心惯性坐标系与月固坐标系中，之后对地月转移轨道的特性进行分析并给出了设计算例。 最后用与地月转移轨道相类似的研究方法建立了返回轨道的数学模型，应用该模型对轨道进行仿真分析并给出算例。 本论文的研究可以进一步丰富我国在月球探测器轨道方面的理论，同时为我国的月球探测工程在理论上提供一定的支持与参考。