液粘离合器通过摩擦副内油液粘性剪切传递动力,在风机水泵、风力发电等多个工业领域有重要的应用价值。本文以兆瓦级液粘离合器为研究对象,对摩擦副结构参数进行优化设计,基于此对比研究了单、双控型兆瓦级液粘离合器的传动效率,主要研究内容和成果如下:基于油膜流量方程,推导了摩擦副内油膜温升方程,构建了摩擦片表面为径向油槽的油膜三维模型,采用有限元理论对调速工况下的油膜温度场模型进行求解,揭示了油膜温度场、油膜外径和内外径比对油膜温升的影响规律。结果表明:当输入转速一定时,内外径比增加导致油膜温升峰值增加,内外径比减少导致温升速率变大。以兆瓦级液粘离合器传递转矩为目标函数,建立了液粘离合器摩擦副的结构优化模型,并利用内点罚函数方法对该模型进行求解。得到了当摩擦副组数为8,摩擦片内径0.385m,外径0.528m,内外径比为0.73时,能满足所有约束条件并使得传递转矩和使用寿命最佳。建立了单控型液粘离合器传动效率数学模型,研究了摩擦副间油膜厚度、主被动摩擦片转速、润滑油入口压力对传动效率的影响规律;进行了单控型液粘离合器实验研究,获得了液粘离合器不同转速下的传动效率,验证了理论结果的正确性,发现了提高转速、减小摩擦副间润滑油入口压力可提高传动效率的规律。建立了单、双控型液粘离合器摩擦片油膜承载力和动态平衡方程,得到了摩擦片接合的固有频率和阻尼比,并对摩擦片接合进行了动力学仿真,研究表明双控型液粘离合器摩擦片接合时间要明显短于单控型;同时,对双控型兆瓦级液粘离合器的传动效率开展研究,掌握了活塞推力对传动效率的影响规律,在调速工况下,双控型兆瓦级液粘离合器的传动效率始终高于单控型1%以上。