某军工企业的新型摩擦离合器主要应用于导弹发射装置,其工作的稳定性直接影响设备的安全性。受企业委托,本项目针对其在传输动力过程中不能及时或过早的分离主从动件,打滑力矩范围不稳定,对于应保证的工作要求无法实现而迫切提出的。基于此,本文主要研究了以下内容:(1)根据过载保护器系统的工作特性及振动情况,建立其动力学模型和动力学方程,采用多尺度法对方程进行求解,分析过载保护器在不同材料、不同转速及不同外界激励力下的振动特性及临界打滑特性,并绘制相对应的频率响应曲线,基于临界打滑特性曲线及幅频特性曲线,对过载保护器系统中的关键零部件进行有限元分析,求解其最大位移及最大Mises应力,验证其在正常工作下强度和刚度满足设计要求;确定打滑状态下碟形弹簧的位移以及滚子和摩擦盘的打滑临界压力以及穿透量。利用转子动力学分析方法对过载保护器的转轴进行分析,确定其一阶临界转速及坎贝尔图,指出过载保护器的共振转速,有效地指导其设计。并且通过热分析,确定过载保护器滚子与摩擦盘打滑过程的温度传递路径及发生打滑状态下的临界温度值,为以后设计优化及工作环境提出建议。(2)采用多体动力学分析方法对某新型摩擦离合器进行仿真分析求解,得到其在工作过程中的位移、速度、加速度以及最大受力,不仅与前文的理论分析做了对比,还为下文的拓扑优化及有限元仿真验证提供了边界条件。(3)建立摩擦离合器多体非线性集中质量参数动力学模型,并对其求解,得到离合器不同工况下的振动响应时域、频域特征,然后分析扭矩和转速对系统振动响应程度的大小,揭示转速是影响离合器振动幅度大小的主要因素。同时研究离合器振动性能与齿轮啮合刚度之间的关系,给出离合器参考优化方向。(4)运用拓扑优化方法,对过载保护器的安装支座和摩擦盘进行拓扑优化,对最优模型进行系统的受力分析,并与原始的模型进行对比和分析,得到经过拓扑优化的模型在轻质轻量的同时受力也更加均匀,极大的节省成本,提高材料利用率。同时优化分析齿轮系,研究表明合理的提高齿轮整体刚度和平均刚度,并尽可能降低变化刚度可以有效降低离合器振动响应,使离合器处于一种相对稳定的工作状态,最后采用多体动力学和有限元分析方法验证前文的理论解和有限元分析结果的准确性,并且说明最终优化的模型能否稳定工作。