火箭发射技术在航天器应用中至关重要,采用牵制释放发射技术能够有效提高火箭发射的可靠性,实现对火箭起飞时的牵制和缓释放。牵制释放装置的工作性能往往决定了牵制释放系统的优劣。牵制释放装置主要分为爆炸型和机构型两类。随着火箭规模的不断增大,机构型牵制释放装置因其可调节性好、使用范围宽的特点,广泛被世界航天大国所接纳。当前大部分对牵制释放技术的研究主要是针对牵制释放过程中火箭动力学响应分析办法和对装置中套筒的优化设计,而对机构型牵制释放装置进行优化设计的研究较少。本文以一种机构型牵制释放装置为对象,主要进行了以下几个方面的研究:建立了机构型牵制释放装置基本设计构型和改进设计构型的参数化模型。根据一种新型的机构型牵制释放装置基本设计方案,初步设计出该装置的基本构型。同时建立了理论模型和仿真模型对机构型牵制释放装置的基本缓释特性进行了系统性研究,获得了装置的缓释特性曲线。为增强装置的可调节性,提出了装置的改进设计构型。对机构型牵制释放装置的设计参数进行了影响因素分析。提出了火箭牵制释放全过程结构动力学统一计算新方法,实现了对火箭牵制直接释放过程、牵制缓释放过程的动力学仿真。将火箭牵制直接释放过程分为竖立静载、点火牵制、直接释放三个分析阶段。基于ABAQUS有限元软件平台,建立了火箭牵制释放的有限元模型,运用软件的分析步功能实现数据传递,采用生死单元模拟了连接界面的分离,提出了适用于火箭牵制直接释放过程的结构动力学分析新方法。将火箭牵制缓释放过程分为竖立静载、点火牵制、释放、缓释放四个分析阶段,在火箭牵制直接释放结构动力学分析方法的基础上,利用连接器单元的非线性载荷位移函数功能,提出了火箭牵制缓释放结构动力学分析新方法。实现了火箭牵制直接释放和牵制缓释放过程结构动力响应的数值模拟。提出了机构型牵制释放装置的两种优化设计方法,实现了对机构型牵制释放装置的优化设计。建立了机构型牵制释放装置的两种优化模型,第一种优化模型中,借鉴国外研究经验,确定了一条具有良好缓释性能的缓释特性曲线,并将其作为设计目标曲线,以曲线中有限个点的距离平方加权总和最小作为优化目标,以机构型牵制释放装置的设计参数作为设计变量,采用多岛遗传算法和序列二次规划算法相结合的方法对机构型牵制释放装置进行了优化设计。第二种优化模型中,以火箭结构在缓释放过程中的节点加速度响应峰值最小作为优化目标,基于火箭牵制释放全过程结构动力学统一计算方法,采用多岛遗传算法实现了对机构型牵制释放装置的优化设计。并对优化前和优化后机构型牵制释放装置的缓释性能进行了对比研究。本文研究成果可为机构型牵制释放装置的研发提供理论依据和参考价值,具有重要的军事价值和工程价值。