进行风洞试验时,模型支撑机构的作用是将飞行器模型支撑在试验段中并牵引其运动,模型支撑机构是风洞系统中的核心设备,是完成风洞试验的关键环节。对于模型支撑机构来说,选择合理的空间布置形式以及使用可靠有效的现代设计方法对机构进行优化设计很有必要,这将在很大程度上提高机构的合理性和先进性,从而在整体上提高风洞试验能力。调研了国内外模型支撑机构的发展与研究现状,以设计技术指标为基础,提出了三种不同的机构空间布置形式,并对三种形式的优缺点进行了比较,根据实际情况选取“五自由度外置+滚转内置”的串联机构方案,最后对其设计原理和各子级进行了详细的介绍。模型支撑机构在空间中是层叠布置形式,具有六个自由度,因此机构可分为六级子机构,通过模态分析、谐响应分析以及将各子级分别刚化处理,辨识出机构最薄弱的子级为俯仰机构,后对俯仰机构做了Ansys静力学分析和ADAMS仿真,结果表明机构满足设计要求。用同样的方法对俯仰机构进行二次薄弱环节辨识,得出主支板是俯仰机构最薄弱的环节,运用灵敏度分析法对主支板进行了刚度优化,并对优化前后的俯仰机构做谐响应分析,得出俯仰机构整体在X向和Y向的最大共振点幅值降低了,同时其对应的共振频率也相应提高。将主支板模型导入到Ansys Workbench中,利用Topology Optimization模块主支板进行拓扑优化减重设计,根据输出结果的伪密度云图,对部分区域的材料进行去除,达到了减重的目的。后用Response Surface Optimization模块对主支板进行响应面优化,即对减重孔的尺寸和相对位置进行了重新设计和优化配置,最后使主支板在达到了减重效果的同时保持了刚度最大。