微重力流体科学是研究微重力环境下流体介质运动规律的一门新兴学科,我国的微重力流体科学尚处在起步阶段,需要大量的科学实验数据作为支撑。为推动我国微重力流体科学发展,开展微重力实验研究探索,填补我国微重力流变实验空白,本文依托于中国载人航天工程“微重力流体物理实验柜”项目,利用蜗轮蜗杆和莫式锥度设计了旋转流变仪的自锁结构及支持快速更换的高精度剪切结构,完成了样机研制,并进行了粘度测量实验。实验结果表明该测量系统测量精度随被测样品粘度增大而提高,适用于测量中高粘度的样品。本文主要内容如下:1)以简单剪切流动为例建立了粘度、剪切速率和剪切应力三者的数学关系模型,分析了温度、压强等因素对粘度的影响和流变测量的边界条件。从旋转流变仪的工作原理出发,建立了三种转子结构参数与被测样品粘度之间的数学关系模型,分析了不同转子结构的适用范围和各自的优缺点,为设备的研制打下基础。2)通过对特殊运输条件和应用环境的分析,提出的针对微重力环境下应用所需的相关功能,分析了相关指标。根据相关功能和指标制定了系统设计方案,明确了各部分的功能,给出了实现方法,兼顾多项指标完成了所需器件的选型,并对扭矩传感器进行了振动实验测试。3)针对自身系统设计了一款基于ARM的控制板,详细分析了各个模块的设计依据和功能,并给出了电路实现。完成流变仪的机械结构设计,针对项目需求特别设计了发射锁紧结构及高精度可快速更换剪切结构。自锁结构通过蜗轮蜗杆结构实现,剪切结构采用两段式分离设计,连接套筒与剪切转盘通过莫氏锥度配合,能够保证更换后的同轴度精度。4)研制了旋转流变仪样机,在样机上使用不同粘度的甲基硅油进行了粘度测量实验,评价样机的性能,实验结果表明测量精度在50000 cSt下可以达到2.5%。对测量过程中发现的问题予以分析,提出了可行的解决方案,并对未来的工作进行了规划。