随着信息化时代的到来,精确制导武器在战争中发挥着不可忽视的作用。为将提高大量炮弹的精确打击率,需要将炮弹制导化。弹药姿态信息的实时准确获取又是炮弹制导化的核心关键技术,目前我军现役炮弹和火箭弹等旋转弹仍未实现全程、自主、高精度的姿态测量,主要是由于现有弹载姿态测量系统无法适应旋转弹的高转速、高过载以及小体积等特殊的应用环境。因此,提高弹载姿态测量系统的测量精度和抗高过载能力意义重大。针对上述问题,本文设计了一种新型旋转隔离装置,将惯性传感器置于“隔离区”,使其不受弹体高转速的影响,从而提高惯性导航系统的导航精度与姿态解算精度。建立了旋转隔离装置的动力学模型,计算了炮弹发射时刻装置将受到的两类过载工况,并对装置抗高过载能力进行了静动力学研究。由于装置实弹搭载试验条件苛刻,一经试验便不可再利用,试验成本较高,本文先通过软件模拟仿真对装置进行设计及优化。通过有限元静力学分析研究了装置在静态下的抗高过载能力,通过模态分析研究了装置关键零部件前六阶固有频率及其振型以及是否会有共振的情况产生,通过有限元瞬态动力学仿真研究了轴承在整个发射动态历程下的应力情况,得到了轴承各部件在整个发射历程下的应力变化情况。由于装置应用于特殊应用环境中,因此对装置的质量和体积应当采用高标准的要求并尽量对其优化,通过拓扑优化分析对装置进行轻量化设计,并对拓扑优化后装置的强度和刚度进行了验证。最终结果表明,旋转隔离装置的结构强度和刚度满足要求,前六阶固有频率较高,不会与弹体其他部件产生共振,优化后装置减重效果明显,且强度和刚度均满足使用要求。