根据月球探测工程总体规划，我国将于2017年前后实施“三期工程”。“三期工程”要求上升器与轨返组合体在200km高度的环月圆形轨道实现交会对接及样品容器转移。由于我国尚无环月轨道对接与样品转移操作的成功实践，开展新型对接机构的研发对于扩展空间对接技术储备、为月面采样返回提供技术支撑，具有重要意义。基于这一目的，本文介绍了一种新型对接与样品转移机构并运用虚拟样机技术详细分析了该对接机构在空间条件下的工作性能。本文主要内容及成果如下：1、介绍对接与样品转移机构预研的背景及意义；较为全面的分析了以往空间交会对接机构的结构形式及技术特点；根据以往交会对接实践，综合考虑空间交会对接使命要求，对对接机构主要发展趋势作出预测。2、详细介绍新型对接与样品转移机构系统组成、功能原理及工作方式。对对接与样品转移机构作出质量统计，验证系统结构设计是否符合质量要求。3、介绍对接与样品转移机构在全生命周期中的极端环境条件，明确对接与样品转移机构的刚度及强度设计需求；给出了对接与样品转移机构无阻尼自由振动条件下的模态分析方法；利用ABAQUS软件对对接与样品转移机构主、被动部分进行模态分析及过载能力分析，从而论证对接与样品转移机构在全生命周期环境条件下的强度及刚度可靠性。4、简单介绍了ADAMS软件功能特色实现动力学建模的基本流程。详细说明了模型参数化、缓冲系统参数选择、对接成功判据的设定等建模关键步骤的实施方法。5、介绍了对接与样品转移初始条件可行域的含义及意义；基于控制变量法设计仿真试验，求解得到了单变量条件下变量的可行区间；根据单变量可行区间，设定一个综合变量可行域，利用ADAMS/Insight作蒙特卡洛分析，分析结果证明了该可行域能够保证对接与样品转移操作顺利完成。6、介绍了机构运动可靠性的含义及利用蒙特卡洛方法求解机构运动可靠度的理论基础；分析了对接与样品转移机构运动副摩擦对于运动可靠性的潜在影响，建立了摩擦系数随机变量；采用ADAMS/Insight中的蒙特卡洛方法求解对接与样品转移机构在理想初始条件及极限偏差初始条件两种工况下的运动可靠度。