各类航天器的快速发展对太阳翼提出了轻质高强、功能集成的更高要求,而传统分布展开式太阳翼常因其构型限制,无法达到折展比大、易于控制、重复折展等诸多有利条件。随着机构学的不断进步,由折纸艺术衍生出一类新型折展机构——折纸机构,其特点是构型可扩展、可折叠、可重构,但目前对折纸机构的运动特性研究成果较少,且对其折展运动理论分析的方法尚不系统。本文针对这两方面问题,将折纸机构的理论分析和太阳翼设计的工程项目相结合,具体进行了以下分析和研究:折纸机构构型分析。对折纸机构组成要素进行了合理划分和数学定义,并以Waterbomb折纸构型中单顶点多折痕单元为基础,采用Jacobian矩阵法计算此类机构的自由度。添加适当约束得到单顶点折纸机构的折叠过程,进而根据厚板折展理论,建立折纸厚板模型,并计算分析此机构折展比与面板厚度、折痕数的关系。分析了单顶点折纸机构折展运动的稳定性能,通过求解球面三角形,证明了运动过程其折痕转角变化具有对称性。建立折痕的力学分析模型,推导山谷折痕产生的应变能方程,证明此类机构的双稳态性质,并应用Adams建立仿真模型,验证理论分析的正确性。折纸太阳翼构型设计。对传统分布展开式太阳翼的技术难点进行分析,提出了折纸太阳翼的设计方案,确定了其功能模块为:基板、连接架、折展桁架机构、重复锁解机构。然后分别详细设计了各功能模块。应用ANSYS分析碳纤维基板的应力分布,并对碳纤维蒙皮加强层进行层合板铺层设计。制定了折纸太阳翼的相关技术指标,提出了折纸太阳翼的总体布局方案并说明了其具体工作方式并与分布式展开太阳翼进行对比分析,论证设计方案的可行性。折纸太阳翼折展运动分析。采用等效转换的思想将单顶点折纸机构等效为空间连杆机构,并建立等效模型,取折展单元进行运动学分析。列写各运动关节的D-H参数,推导各关节坐标系的变换矩阵,结合约束方程进行运动学正解,得到关键关节的工作空间和运动学参数曲线。从折展单元出发,采用Lagrange动力学建模的方法对折展系统进行动力学分析,推导折展单元的刚体动力学方程和系统的多体刚柔耦合动力学方程,并取实例进行了计算分析。本文对一类折纸机构的构型特点和折展运动的做了相关研究,创新设计了折纸太阳翼及其功能模块,为折纸机构的工程应用提供了技术参考。