随着空间高精度对地成像探测任务需求的不断提升,大口径、高分辨率及高刚度的空间光学成像系统将发挥重要作用。传统折反式空间成像系统重量大,难以实现大口径,膜基衍射光学成像成为一种新的技术途径。本文针对空间薄膜成像对大型折展机构系统的需求,以“大口径、可折展、高精度”为目标,开展空间大口径可折展薄膜成像相机机构的总体设计与分析。提出了一种由铰接三角形桁架式伸展臂支撑薄膜光学主镜的可折展成像系统机构总体方案。设计了铰接三角形桁架式伸展臂,提出了以恒力矩弹簧为驱动源的高精度关节铰链;对伸展臂单元运动进行仿真分析,设计了缓释限速机构以控制系统伸展速度;并依据地面试验条件,设计了微重力试验系统。针对光学主镜姿态调节机构的大口径、高精度、大径高比等限制条件,深入分析了Stewart并联机构与新型3-RRPS六自由度并联机构在主镜姿态调节中的适用性。提出了以可控性和调节量为判断依据的参数评价方法,分别对Stewart并联机构各结构参数进行了分析;提出了适用于相机光学主镜姿态调节的3-RRPS并联机构,并分析其位置关系;设计了基于Stewart并联机构的光学主镜姿态调节机构并进行了运动仿真验证。提出了铰接三角形桁架式伸展臂等效连续介质梁模型的建模方法,并利用研制的单元样机验证了模型的正确性。建立了相机系统的等效分析模型,推导了系统静力学特性与结构参数间的关系表达式,并利用仿真分析验证了等效分析模型的正确性。建立了相机系统的有限元仿真模型,分析了单个伸展臂与多个伸展臂并联系统间的动力学差异,对系统进行了谐响应与随机振动分析。建立了考虑构件原始尺寸误差与铰链回转间隙的伸展臂单元精度分析模型,根据工程参数进行了误差计算。对伸展臂单元样机进行了伸展距离精度与重复展收精度试验测试,验证了理论计算的正确性;针对光学主镜姿态调节机构的误差,建立调节机构正解算法,分析了驱动电机精度对调节机构工作位置的精度影响,给出光学主镜姿态偏差;对相机系统轴向精度进行了分析,为相机系统的研制与试验提供分析依据。